Принципы построения телевизионных систем с цифровой обработкой сигнала

Задачи, решаемые телевизионными системами с цифровой обработкой изображения, весьма разнообразны. В соответствии с назначением цифровые телевизионные системы (ЦТВ) можно условно разделить на три основные группы. К первой группе относятся системы для решения особенно сложных научных проблем. Центральной частью этих систем является микроЭВМ общего назначения. Ко второй группе относятся универсальные системы, предназначенные для решения широкого круга задач обработки изображений. Эти системы часто также используются для научных исследований. К третьей группе можно отнести системы, предназначенные для работы в промышленности и способные обрабатывать относительно простые изображения. Универсальность этих систем ограничивается выполнением определенного круга задач.

Построение промышленных ЦТВ отличается высокой степенью интеграции и наличием микропроцессора или микроЭВМ, а в отдельных случаях и вычислителя с жесткой логикой. Промышленные ЦТВ широко применяются в качестве систем технического зрения (СТЗ) роботов, служащих для автоматического контроля изделий, а также осуществления сборочных и ряда других технологических операций. В зависимости от сложности задачи СТЗ последовательно выполняют операции обнаружения, опознавания, классификации и измерения параметров контролируемых объектов.

К числу задач, решаемых наблюдательными ЦТВ, относятся анализ клеток в биомедицинских исследованиях, устранение шумов и помех в изображениях, получаемых от межпланетных станций, отделение движущихся объектов от фона, распознавание образов и др.

По времени обработки изображения ЦТВ можно разделить на работающие в реальном времени и с длительной обработкой. В первом случае обработка сигнала осуществляется за время одного кадра и обработанное изображение немедленно предъявляется получателю. К системам такого типа относятся промышленные ЦТВ. Во втором случае обработка изображения ведется длительное время, измеряемое в зависимости от сложности задачи иногда минутами и десятками минут. Все это время исходное изображение находится в памяти системы. Таким образом, например, обрабатываются фотоснимки, получаемые со спутников.

Существует понятие предварительной обработки изображения. Под ней понимаются различные операции по преобразованию исходного изображения, в результате которых улучшается его качество. Преобразованное изображение может служить как конечной целью обработки, так и являться исходным для дальнейшего автоматического анализа. Понятие предварительной обработки часто связывается с понятием реставрации изображения, т. е. освобождения исходного изображения от различного рода искажающих факторов, к числу которых относится явление скоростного смазывания, шумы, нелинейность в системе сканирования, искажающее влияние среды и т. д. В общем случае исходное и реставрированное изображения связаны между собой через преобразующее звено с передаточной функцией T[f(k, Z)]. Эта функция должна отражать преобразования, обратные искажающим преобразованиям. Следует отметить, что в аналоговых системах подобные задачи решаются с помощью различных корректоров (частотных, градационных и др.) или путем подбора соответствующего режи-

Структурная схема цифровой телевизионной системы

Рис. 6.2. Структурная схема цифровой телевизионной системы

ма работы системы, например режима импульсного экспонирования фотопреобразователя, практически устраняющего явление скоростного смазывания.

На рис. 6.2 представлена общая структурная схема ЦТВ, предназначенной для решения различного рода задач, определяемых алгоритмом обработки данных в ЭВМ. Видеосигнал в цифровой форме формируется на выходе телевизионного датчика ТД, в состав которого входит объектив О, матрица ПЗС, формирователь фазного напряжения ФФН, синхрогенератор СГ, видеоусилитель ВУ с каскадами аналоговой обработки, включая формирование полного телевизионного сигналаПТС, и преобразователь «напряжение—код» ПН К. Для контроля изображения при ориентировании ТД и наведения его на объект служит видеоконтрольное устройство ВКУ; СИ, ГИ, ТИ — синхронизирующие, гасящие и тактовые импульсы соответственно.

Кодированный сигнал с выхода ПНК поступает в буферное запоминающее устройство БЗУ, предназначенное для организованного ввода информации в ЭВМ. Ввод информации осуществляется с помощью устройства ввода УВ, представляющего собой параллельный интерфейс. Перед БЗУ может дополнительно устанавливаться преобразователь стандарта, назначение которого заключается в согласовании скорости поступления информации из ТД с быстродействием ЭВМ. По команде из ЭВМ, предусмотренной специальной программой, У В переводит информацию из БЗУ в ЭВМ, после чего в ней осуществляется обработка данных по основной программе с выдачей результатов в устройство регистрации УР. При необходимости УР может быть заменено следящим устройством, воздействующим на поворотное устройство ТД.

При решении различных задач обработки изображений устройство регистрации состоит из преобразователя «код—напряжение» и второго видеоконтрольного устройства, на котором наблюдается обработанное изображение. Последнее может также воспроизводиться на первом ВКУ, что удобно при сравнении исходного и обработанного изображений.

К наиболее сложным задачам, решаемым ЦТВ, относятся задачи распознавания и классификации изображений. Алгоритм распознавания включает в себя предварительное составление словаря признаков классов, в который отбираются только наиболее информативные признаки, обладающие достаточными разделительными свойствами, описание классов на языке признаков и выбор меры близости опознаваемого изображения с каждым классом. Последняя и является критерием отнесения изображения к тому или иному классу.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >