Телевизионное устройство селекции изображений объектов

 

Изобретение относится к телевидению. Целью изобретения является повышение быстродействия. Телевизионное устройство содержит две телевизионные передающие трубки 1 и 2, два видеоусилителя 3 и 4, два блока разверток 5 и 6, синхронизатор 7, два аналого-цифровых преобразователя 8 и 9, блок вычитания 10, пороговый блок 11, регистр 12, блок сравнения 13, триггер 14, элемент И 15, ключ 16, цифроаналоговый преобразователь 17 и видеоконтрольный блок 18. Синхронизатор 7 содержит задающий генератор, триггер, счетчик элементов разложения, счетчик строк, два элемента И - НЕ, сдвиговый регистр и мультиплексор. Изобретение позволяет получить в течение одного кадра два изображения и одновременно их обработать, а не записывать информацию в течение кадра, что повышает быстродействие и точность и обеспечивает селекцию неподвижных объектов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)ю Н 04 N 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4465622/09 (22} 21,07.88 (46) 23.07.91. Бюл.N 27 (71) Винницкий политехнический институт (72) Н.В.Проданчук, Т.Н.Макаренко. С.А.Хижук и С.T.Ñ ûáàåa (53) 621,397 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 569052, кл, Н 04 N 7/18, 1974, (54} ТЕЛЕВИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО СЕЛЕКЦИИ ИЗОБРАЖЕЙИЙ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к телевидению.

Цель изобретения — повышение быстродействия. Телевизионное устройство содержит две телевизионные передающие трубки 1 и

2, два видеоусилителя 3 и 4, два блока раз„„50„„1665545 А1 верток 5 и 6, синхронизатор 7, два аналогоцифровых преобразователя 8 и 9, блок вычитания 10, пороговый блок 11, регистр 12, блок сравнения 13, триггер 14, элемент И 15, ключ 16, цифроаналоговый преобразователь 17 и видеоконтрольный блок 18. Сихронизатор 7 содержит задающий генератор, триггер, счетчик элементов разложения, счетчик строк, два элемента И вЂ” HE, сдвиговый регистр и мультиплексор. Изобретение позволяет получить в течение одного кадра два изображения и одновременно их обработать, а не записывать информацию в течение кадра, что повышает быстродействие и точность и обеспечивает селекцию неподвижных обьектов. 1 з.п,ф-лы, 4 ил.

1665545

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано для селекции изображений объектов.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг.1 представлена структурная схема телевизионного устройства селекции изображений объектов; на фиг,2 — структурная схема синхронизатора; на фиг.3 — оптическая схема расположения телевизионных передающих трубок, фона и наблюдаемого объекта; на фиг.4 — временная диаграмма, поясняющая принцип формирования раэностного сигнала и выделения изображения объекта.

Телевизионное устройство селекции

I изображений объектов содержит телевиэиI онные передающие трубки (ТПТ) 1 и 2, виде, оусилители 3 и 4, блоки разверток 5 и 6,, синхронизатор 7, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 8 и 9, блок 10 вычитания, пороговый блок 11, регистр 12, блок 13 сравнения, триггер 14, элемент И 15, ключ 16, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП}

17 и видеоконтрольный блок 18.

ТПТ 1 и 2 осуществляют преобразование наблюдаемой оптической информации в электрический сигнал под управлением, блоков разверток 5 и 6 соответственно. Развертка прогрессивная, частота кадров,50 Гц, формат изображения — 512х512) элементов разложения.

Выходы ТПТ 1 и 2 подключены через

,соответствующие видеоусилители 3 и 4 по

,âõîäàì АЦП 8 и 9 соответственно. Таким образом, на выходах АЦП присутствует ин;формация о видимом трубками участке, ! ,представленная восьми разрядным кодом .яркости, Работа каждого АЦП стробируется тактовыми импульсами Fo, поступающими из синхронизатора 7.

ВыхОд каждого АЦП подключен к соответствующему входу блока 10 вь,читания.

Результат вычитания, представленный восьми разрядным кодом, снимаемым с выхода блока 10 вычитания, поступает на первый вход порогового блока 11, на второй вход которого подается код порога д пор, задаваемый оператором. На выходе порогового блока 11 появляется сигнал логической

"1" в момент превышения разностным кодем из блока 10 вычитания заданного кода порога дпор .

Регистр 12 предназначен для запоминания кода яркости первой точки изображения объекта по сигналу НСР (несравнения) с выхода порогового блока 11, подключенного к тактовому входу регистра 12. К информа5

10 ционным входам регистра 12 подключен выход АЦП 8.

Блок 13 сравнения осуществляет сравнение кода яркости текущего изображения, поступающего с выхода АЦП 9 на один его вход, с кодом яркости первой точки изображения обьекта, поступающим на второй его вход с выхода регистра 12.

Триггер 14 устанавливается в логическую "1" по сигналу равенства, действующую на тактовый вход триггера 14 с выхода блока 13 сравнения в момент равенства поступающих на его входы кодов яркостей.

Сброс триггера 14 осуществляется в каждой строке строчным синхроимпульсом ССИ из синхронизатора 7, действующим по установочному входу R-триггера. Выход триггера

14 соединен с одним входом элемента И 15, к второму входу которого подключен выход порогового блока 11.

Элемент И 15 выделяет результирующий сигнал, в течение которого ключ 16 пропускает на ЦАП 17 код яркости иэображения отселектированного обьекта, Выход элемента И 15 подключен к управляющему входу ключа 16, информационный вход которого соединен с выходом АЦП.9, Выход ключа 16 соединен с входом ЦАП 17.

ЦАП 17 осуществляет обратное преоб30 разование кода яркости изображения обьекта в электрический сигнал, который поступает с выхода ЦАП 17 на иформационный вход видеоконтрольного блока 18 для отображения.

Работа видеоконтрольного блока 18 сих35 ронизируется импульсами ССИ и КСИ, поступающими из синхронизатора 7 на управляющие входы, В синхронизатор 7 вручную вводится величина параллактического смещения фо40 на дф для формирования иэ строчных синх, роимпульсов ССИз последовательности задержанных строчных синхрои» пульсов

ССИ для первой ТПТ.

Сихронизатор 7 содержит кварцевый

45 задающий генератор 19, триггер 20, счетчик

21 элементов разложения, счетчик 22 строк, элементы И вЂ” НЕ 23 и 24, сдвиговый регистр

25 и мультиплексор 26.

Кварцевый задающий генератор 19 вы50 рабатывает импульсы удвоенной тактовой частоты ZFO, которые на делителе, выполненном на триггере 20, преобразуются в импульсы тактовой частоты Fo (второй выход синхронизатора 7 — F ), Выход задающего

55 генератора 19 соединен с тактовым входом триггера 20, выход которого подключен к тактовым входам счетчика 21 элементов разложения, счетчика 22 строк и сдвигового регистра 25, 1665545

Счетчик 21 элементов разложения формирует из тактовой частоты Ео последовательность строчных синхроимпульсов ССИ из расчета 512 элеметов разложения в строке. С этой целью выходы 2о, 21, 2, 2, 2 и 29 . 5 счетчика 21 собраны на элементе И вЂ” НЕ 23, 10 организации сброса счетчика 22 строк по 20 пульсов ССИз, задержанная относительно 35 импульсов ССИ на 1,2,3,.„й тактов соответственно.

Выходы регистра 25 подключены к входам мультиплексора 26, В зависимости от

50 лекции рассматривают схему расположе- 55 ния ТПТ, фона и наблюдаемого объекта (фиг.3).

Из схемы видно, что объект расположен ближе, чем фон, а фон может быть удален от выход которого подкл ючен к уп раел я ющему

Ч1 входу счетчика 21 элементов разложения для организации его сброса. Выход 29 счетчика 21 элементов разложения подключенны к информационому входу сдвигового регистра 25 и является четвертым выходом синхронизатора 7 — ССИ.

Счетчик 22 строк формирует последовательность кадровых синхроимпульсов КСИ.

К управляющему Ч2 входу "Счет/хранение" счетчик 22 строк подключен выход элемента

И-НЕ 23. Выходы 2, 2, 2, 2 и 2 счетчика

22 строк собраны на элементе И:НЕ 24 для управляющему входу Ч1, для чего на этот вход подключен выход элемента И вЂ” HE 24.

Выход 2 счетчика 22 строк является третьим выходом синхронизатора 7 —. КСИ.. Для организации последовательности задержанных строчных синхроимпульсов

ССИз для ТПТ 1 служит сдвиговый регистр

25 и мультиплексор 26, Строчные синхроимпульсы ССИ подаются на О+-вход последовательного занесения регистра 25, стробируемого по тактовому входу импульсами тактовой частоты Ро. На выходах 1,2,3..., N регистра 25 образуется последовательность строчных синхроимзначения дф величины параллактического смещения фона, поступающего на управляющие Ч-входы мультиплексора 26 от оператора, на его выходе будет последовательность задержанных строчных синхроимпульсов

ССИа. Выход мультиплексора 26 является первым выходом синхронизатора 7 — ССИз.

Работа телевизионного устройства селекции изображений обьектов основана на явлении бинокулярного параллакса, т.е, смещении какой-либо точки объекта наблюдения в иэображении в одном фотоприемнике относительно соответствующей точки изображения в другом.

Для пояснения работы устройства се25

ТПТ как бесконечно далеко, так и на конечное расстояние.

Величина параллакса определяется выражением -Я

Рх — ) Г (1) где Рк — разностый параллекс;

f — расстояние между центром перспективы и плоскостью изображения;

 — расстояние между осями ТПТ;

h — расстояние до рассматриваемой точки от предметной плоскости;

Н вЂ” расстояние до предметной плоскости.

Для удаленных предметов f равно фокусному расстоянию объективов.

Фон — это плоское изображение. Фокальная плоскость расположена на месте расположения фона. Конечное расстояние до фона определяется разрешающей способностью применяемых ТПТ.

Из формулы (1) следует, что

f В Ф =яЧГ

Ф (2) добьекта =.гт — 1=— об

ГДЕ дфИ . добьекта — ПаРаЛЛаКтИЧЕСКОЕ смещение фона и объекта в элементах разложения, Если фон удален от ТПТ бесконечно далеко, то параллактическое смещение любой точки фона дф практически равно О, поэтому проекции изображения в ТПТ 1 и 2 одинаковы. Если при этом вычесть сигнал от

ТПТ 1 из сигнала от ТПТ 2, то получают нуль.

Если теперь в поле зрения одной из ТПТ появится объект, он выявлен как возмущение, а в случае вычитания сигналов — как сигнал, отличный от нуля.

В случае, если фон удален от ТПТ на конечное расстояние, параллактическое смещение дФ фона отлично от нуля и проекции изображения от ТПТ 1 и 2 имеют вид, представленный на фиг.З и 4а,б.

Если втаком случае произвести вычитание сигналов двух ТПТ, то получают несколько возмущений, которые могут идентифицироваться, как объект. Очевидно, что для того, чтобы произвести селекцию обьекта, необходимо получить проекции фона, одинаковые для двух

ТПТ, для этого следует исключить параллактическое смещение дф фона.

Осуществить это можно путем смещения формата проекции иэображения ТПТ (фиг,4в) на величину дф . Для этого необходимо задержать имп льсы синхронизации

ТПТ 1 на время т = —, где Vp — скорость

Ф

v, развертки в элемент разложения, с.

1665545

Задержав сигнал синхронизации ТПТ 1, скомпенсировав таким образом параллактическое смещение фона, и произведя вычитание сигналов от двух ТПТ, получают сигнал возмущения, в котором присутствует информация об объекте (фиг,4г), Учитывая, что Ьф=0, формула (2) принимает вид

f В (4)

Из сопоставления (3) и (4) можно сде лать Вывод, что g(o6beKTa (фиГ.З).

Телевизионное устройство селекции изображений объектов работает следую щим образом, Перед началом работы в синхронизатор

7 вручную вводится величина параллактиче ского смещения дф фона, известная для ксй кретных случаев наблюдаемой области, B синхронизаторе 7 из импульсов так говой частоты Гр вырабатываются кадровые

,синхроимпульсы КСИ и две последовательно,сти строчных синхроимпульсов; строчные синхроимпульсы ССИ для ТПТ и строчные синхроимпульсы ССИ для ТПТ1, задержан|ные для компенсации параллактическаго, смещения фона на время х, Полученные от ТПТ 1 и 2 электрические

,сигналы, несущие информацию о фоне и, объекте, проходя по двум идентичным па раллельным каналам, через видеоусилитель и АЦП, преобразуются в восьми разрядные ,коды яркости, которые поступают на входи блока 10 вычитания, Результат вычитания, кодов яркости сравнивается с заданным по,рогом спрр на пороговом блоке 11, на выходе которого формируется сигнал несравнения

НСР (фиг.4д), в течение которого ТПТ 2 фиксирует наблюдаемый участок фона и объект, Для выделения иэображения объекта без фона служат регистр 12,. блок 13 сравнения, триггер 14 и элемент И 15.

При появлении сигнала НСР в регистре

12 запоминается код яркости точки А иэображения объекта, сканируемого в данный моментТПТ 1. С выхода регистра 12 этот код яркости поступает на один вход блока 13 сравнения, на другой вход которого поступает текущий код яркости изображения от

ТПТ 2. В момент, когда в поле зрения ТПТ 2 попадет точка А иэображения объекта, блок

13 сравнения выдает сигнал, который устанавливает триггер 14 в состояние "1", Собранные на элементе И 15 сигнал НСР и сигнал с выхода триггера 14 дают результирующий сигнал (фиг.4е), который открывает ключ 16 только на время сканирования ТПТ объекта (фиг.4ж).

С выхода ключа 16 код яркости иэображения объекта поступает в ЦАП 17для преоб5

ЗО

55 раэсвания в видеосигнал, который паступаеТ в видеокантрольный блок 18 для отображения, Видеакантральный блок работает синхронна с ТПТ 2.

Для сброса триггера 14 испальэ ется строчный синхраимпульс ССИ, катсрыЧ ппаступает íà R-вход триггера.

В телевизионном устройстве селекции изображения объекта селекция осуществляется в каждом кадре. Результатом селекции является отображение отселектирсванмаго объекта на экране видеокантрольнога блока без потери первого кадра.

Иэ сказанного следует, чта быстродействие возрастает.

Формула изобретения

1. Телевизионное устройства селекции изображений объектов, содержащее последовательна соединенные синхронизатор, первый блок развертак, первую телевизионную передающую трубку и первый видеоусилитель, г также видеаксмтраль ый блок и последовательна соединенные блок вычитания и пороговый блок, второй вход которого является входом опорного кодового сигнала, при этом первый строчный выход синхронизатора соединен са строчным входом видеаконтрсльнаго бло"à,,", кадровый выход синхронизатора соединен с кадровым входом п,рвага блока развертак и видескантрсльнага блока, с т л и ч а ю щ е е с я тем, чта, с целью повышения быстродействия, введены два знала-о-цифровых —..peabраза вателя (АЦП), псследсватer.bl-l"., соединенные второй б" "ак развертак, вторая телевизионная переда.-сщ="ë трубка I. втаОай видеоусилитель, а T8I;."I-:8 I,"oñf,8,.t .o83тельно соединенные peãястр, блок сравнения, триггер, элемент И, кл::Оч и цифрааналсгавыи преобразователь, Г;ри этом второй строчный выход синхронизатора соединен сс строчным входам BTopoão блока раэвертск, кадрсвь.й вход кстарсга подключен к кадровому выходу симу.:;миэатора, тактовый выход катсрога соединен с тактовыми входами первого и второго АЦП, выход второго видеоусилителя подключен к информационному входу второго АЦП, выход которого соединен с первым входам блока вычитания, вторым входом блока сравнения и вторым входам ключа, выход первого видеаусилителя соединен с информационным входом первого АЦП, выход которого подключен к второму входу блока вычитания и информационному входу рег.стра, выход порогового блока подключен к установочному входу регистра и к второму входу элемента И, причем вход сброса триггера соединен с первым строчным выходом синхронизатора, 1

1665545

2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что синхронизатор содержит задающий генератор, триггер, счетчик элементов разложения, счетчик строк, два элемента И—

НЕ, сдвиговый регистр и мультиплексор, при этом выход задающего генератора через триггер соединен с тактовыми входами сдвигового регистра, счетчика элементов разложения и счетчика строк и является тактовым выходом синхронизатора, установочный вход счетчика элементов разложения соединен с первым установочным входом счетчика строк и выходом первого элемента

И вЂ” Н Е, входы которого соединены соответственно с выходами счетчика элеметов разложения, последний выход которого подключен к информационному входу сдвигового регистра и является первым строчным выходом синхронизатора, входы второго элемен5 та И вЂ” НЕ соединены соответственно свыходами счетчика строк, последний выход которого ярляется кадровым выходом синхронизатора, выход второго элемента И вЂ” НЕ подключен к второму установочному входу

10 счетчика строк, выходы сдвигового регистра соединены соответственно с информационными входами мультиплексора, выход которого является вторым строчным выходом синхронизатора, а установочный вход явля15 ется входом опорного кодового сигнала.

1665545 к, mr>

Фиг. 3 б

rn ю ж

Составитель О. Канатчикова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О. Ципле

Редактор M. Бланар

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

Заказ 2401 Тираж 400 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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