Способ и устройство автоматического контрастирования телевизионного изображения

 

Изобретение относится к телевизионной технике, в частности к технике увеличения контраста изображения. Технический результат заключается в увеличении яркостного контраста и цветовой насыщенности телевизионного изображения. В устройстве реализован способ, в котором на телевизионном изображении выбирают участок растра, осуществляют соответствующее ему стробирование видеосигнала и его обработку, приводящую к контрастированию изображения, производят разделение тракта обработки на яркостный канал (К) и К цветности, причем амплитудная характеристика яркостного К имеет S-образную характеристику, а в К цветности производят увеличение цветовой насыщенности по всему выбранному участку растра. Устройство содержит 1-й блок фиксации (БФ) (1), 2-й БФ (8), 1-й усилитель (У) (2), 2-й У (18), нелинейный У (9), выходной У (4), 1-й коммутатор (К) (3), 2-й К (14), 3-й К (17), синхроселектор (5), генератор "окна" (6), позиционер (7), блок выделения цветовой поднесущей (16), 1-й блок управления (БУ) (10), 2-й БУ (11), 3-й БУ (20), детектор (Д) "черного" (12), Д "белого" (13), Д размаха поднесущей (19), сумматор (15). Расширен диапазон контрастирования малоконтрастных деталей даже при наличии в зоне контрастирования деталей со значительным контрастом. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к телевизионным системам, используемым при экологическом мониторинге, поисково-спасательных работах, для наблюдения, разведки и управления оружием в военном телевидении, в охранных телевизионных системах.

При телевизионной съемке на натуре с дистанций в сотни и более метров яркостная и цветовая контрастности изображения деталей объекта деградируют из-за рассеяния света в воздушной среде. Степень этой деградации зависит не только от дистанции съемки, но и от состояния атмосферы в данный момент, т.е. действующей метеодальности. Задачей изобретения является увеличение контраста изображения неконтрастных деталей.

За прототип заявленного изобретения способа и устройства принято техническое решение [1] “Устройство обработки видеосигнала”, приведенное на фиг.1 и содержащее блок фиксации 1, первый усилитель 2, первый коммутатор 3, выходной усилитель 4, синхроселектор 5, генератор “окна” 6, позиционера 7, второй коммутатор 14, блок фиксации 8, второй усилитель 9, детекторы “черного” 12 и “белого” 13, первый и второй блоки управления (10 и 11).

В прототипе реализован следующий способ контрастирования: на телевизионном изображении выделяется участок, в пределах которого проводится операция контрастирования, которая заключается в автоматическом управлении уровнем фиксации видеосигнала и величины коэффициента усиления видеосигнала таким образом, чтобы их значения обеспечили необходимое значение контраста телевизионного изображения. Размеры указанной зоны контрастирования и ее положение на телевизионном изображении могут регулироваться оператором с целью выделения интересующей части изображения. Работает устройство следующим образом:

из входного видеосигнала синхроселектор 5 выделяет строчные и кадровые синхроимпульсы, на основе которых генератор “окна” 6 вырабатывает серии импульсов, управляющих коммутаторами 3 и 14, положение “окна” на телевизионном растре определяется оператором при помощи позиционера 7;

видеосигнал, соответствующий участку растра вне “окна”, проходит через блок фиксации 1, где производится фиксация видеосигнала относительно гасящего строчного импульса, затем видеосигнал поступает на выход устройства через усилитель 2, коммутатор 3 и выходной усилитель 4. При этом контраст телевизионного изображения остается неизменным;

видеосигнал, соответствующий участку растра внутри “окна”, обрабатывается по алгоритму “контрастирования”: видеосигнал с выхода усилителя 2, прошедший управляемую фиксацию в блоке фиксации 8 и усиление в управляемом усилителе 9, поступает через коммутатор 3 и выходной усилитель 4 на выход устройства; видеосигнал с выхода управляемого усилителя 9 поступает также на вход коммутатора 14, который включается в промежуток времени, соответствующий “окну”, а с выхода коммутатора 14 видеосигнал поступает параллельно на две управляющие линейки (детектор “белого” 13 - блок управления 11 и детектор “черного” 12 - блок управления 10); блок управления 10 управляет уровнем фиксации блока фиксации 8, а блок управления 11 управляет величиной усиления управляемого усилителя 9. Эти операции над видеосигналом увеличивают контраст телевизионного изображения.

Однако способ, примененный в прототипе, имеет существенные недостатки: так как яркостной и цветовой контрасты деградируют по-разному, то общее контрастирование не дает полной компенсации деградации. При визуальном анализе цветного телевизионного изображения имеет большое значение насыщенность цветовой составляющей изображения. Поэтому одновременно с контрастированием изображения необходимо отдельно увеличивать и цветовую насыщенность изображения, так как степень деградации яркостиого и цветового контрастов может быть различной. Для устранения этого недостатка для видеосигналов, кодированных по системам PAL и NTSC, предназначен предлагаемый способ.

В том случае, если в зону контрастирования попадает деталь с относительно большим контрастом (например 30-40%), процесс контрастирования, имеющий линейную характеристику, остановится, как только значение контраста этой детали изображения достигнет установленного значения (например 95 - 100%), и процесс контрастирования остальных деталей изображения (исходный контраст которых составляв 3-5%) остановится. Для устранения этого недостатка предназначен предлагаемый способ.

Способ автоматического контрастирования телевизионного изображения заключается в том, что на телевизионном изображении выбирают участок растра, осуществляют соответствующее ему стробирование видеосигнала и его обработку, приводящую к контрастированию изображения, производят разделение тракта обработки на яркостной канал и канал цветности, причем амплитудная характеристика яркостного канала в зоне стробирования имеет S-образную характеристику, а в канале цветности производят измерение размаха поднесущей в зоне стробирования и автоматическое увеличение цветовой насыщенности по всему участку изображения, на котором производят контрастирование телевизионного изображения.

Устройство автоматического контрастирования телевизионного изображения приведено на фиг.2. Оно содержит последовательно соединенные первый блок фиксации 1, первый усилитель 2, первый коммутатор 3 и выходной усилитель 4, выход которого является выходом устройства, содержит также синхроселектор 5, вход которого, объединенный с входом первого блока фиксации 1, является входом устройства, а выходы соединены с генератором “окна” 6, управляющий вход которого соединен с позиционером 7, а выход соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов (3 и 14), последовательно соединенные второй коммутатор 14, детектор черного 12, первый блок управления 10 и второй блок фиксации 8, а также детектор белого 13, вход которого соединен с входом детектора черного 13, а выход соединен со вторым блоком управления 11, причем в устройство введены нелинейный усилитель 9, сумматор 15, блок выделения цветовой поднесущей 16, третий коммутатор 17, второй усилитель 18, детектор размаха поднесущей 19 и третий блок управления 20, причем управляющий вход третьего коммутатора 17 соединен с выходом генератора “окна” 6, сигнальный вход третьего коммутатора 18 соединен через блок выделения цветовой поднесущей 16 с выходом первого усилителя 2, первый выход соединен через второй усилитель 18 и сумматор 15 с вторым сигнальным входом первого коммутатора 3, причем второй выход третьего коммутатора 17 соединен с управляющим входом второго усилителя 18 через детектор размаха поднесущей 19 и третий блок управления 20, а второй выход блока выделения цветовой поднесущей 16 соединен через второй блок фиксации 8 и нелинейный усилитель 9 со вторым входом сумматора 15, а управляющий вход нелинейного усилителя 9 соединен с выходом второго блока управления 11, а выход нелинейного усилителя 9 соединен через второй коммутатор 14 с входами детекторов черного и белого (12, 13).

Работает устройство автоматического контрастирования следующим образом: оператор, используя позиционер 7, выбирает на изображении место, где предполагается интересующая его малоконтрастная деталь. Сигнал от позиционера 7 поступает на генератор “окна” б, где формируется сигнал “окна”, определяющий зону, в которой будет производиться контрастирование. Под воздействием сигнала “окна” коммутаторы 14, 17 открываются, видеосигнал поступает на детекторы черного и белого (12, 13) и детектор размаха поднесущей 19. Блок управления 10 управляет уровнем фиксации видеосигнала в блоке фиксации 8, блок управления 11 управляет величиной усиления нелинейного усилителя 9, а блок управления 20 управляет величиной усиления поднесущей в усилителе 18. В блоке выделения цветовой поднесущей 16 производится разделение входного видеосигнала на яркостную и цветовую составляющие. Первая поступает на блок фиксации 8, а вторая - на коммутатор 17. Сигналы с выхода нелинейного усилителя 9 и усилителя 18, согласованные во времени, поступают на сумматор 15 и далее через коммутатор 3 на выходной усилитель 4. Для участка изображения вне “окна” видеосигнал с выхода первого блока фиксации 1 через первый усилитель 2, первый коммутатор 3 и выходной усилитель 4 поступает на выход устройства (указано пунктиром).

Заявленное устройство разработано на основе существующей элементной базы. Способ и устройство могут быть широко использованы в обзорно-поисковых телевизионных системах прикладного и специального назначения и могут быть рекомендованы к использованию в вещательных телевизионных системах путем включения в состав генератора спецэффектов.

Источник информации

1. И.Н.Курков, А.И.Разин, Я.Б.Розвал, B.C.Тюрин. Устройство обработки видеосигнала. - Техника кино и телевидения, №6, 1999.

Формула изобретения

1. Способ автоматического контрастирования телевизионного изображения, состоящий в том, что на телевизионном изображении выбирают участок растра, осуществляют соответствующее ему стробирование видеосигнала и его обработку, приводящую к контрастированию изображения, производят разделение тракта обработки на яркостной канал и канал цветности, отличающийся тем, что амплитудная характеристика яркостного канала в зоне стробирования имеет S-образную характеристику, а в канале цветности производят измерение размаха поднесущей в зоне стробирования для управления величиной усиления поднесущей и автоматическое увеличение цветовой насыщенности по всему участку изображения, на котором производят контрастирование телевизионного изображения.

2. Устройство автоматического контрастирования телевизионного изображения, содержащее последовательно соединенные первый блок фиксации, первый усилитель, первый коммутатор и выходной усилитель, выход которого является выходом устройства, содержащее также синхроселектор, вход которого, объединенный с входом первого блока фиксации, является входом устройства, а выходы соединены с генератором "окна", управляющий вход которого соединен с позиционером, а выход соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов, последовательно соединенные второй коммутатор, детектор черного, первый блок управления и второй блок фиксации, а также детектор белого, вход которого соединен с входом детектора черного, а выход соединен со вторым блоком управления, отличающееся тем, что введены нелинейный усилитель, сумматор, блок выделения цветовой поднесущей, третий коммутатор, второй усилитель, детектор размаха поднесущей и третий блок управления, причем управляющий вход третьего коммутатора соединен с выходом генератора "окна", сигнальный вход третьего коммутатора соединен через блок выделения цветовой поднесущей с выходом первого усилителя, первый выход третьего коммутатора соединен через второй усилитель и сумматор с вторым сигнальным входом первого коммутатора, причем второй выход третьего коммутатора соединен с управляющим входом второго усилителя через детектор размаха поднесущей и третий блок управления, а второй выход блока выделения цветовой поднесущей соединен через второй блок фиксации и нелинейный усилитель со вторым входом сумматора, а управляющий вход нелинейного усилителя соединен с выходом второго блока управления, а выход нелинейного усилителя соединен через второй коммутатор с входами детекторов черного и белого.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2