УСТРОЙСТВО ОЦИФРОВЫВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ КАДРА
FRAME IMAGE DIGITISATION APPARATUS

Изобретение относится к технологии оцифровывания изображения кадра, может быть использовано для получения цифровых изображений в цифровых видеокамерах и фотоаппаратах.
6
Прототипом является устройство оцифровывания изображения кадра [1], содержащее матричный приемник изображения с разрешением 10, расположенный в фокальной плоскости объектива, три группы выходов которого подключены к входам трех блоков ключей, выходы которых подключены к входам трех блоков регистров, и генератор управляющих сигналов, выдающий с первого выхода импульсы 25 Гц кадров, со второго выхода импульсы дискретизации 25 МГц кодов, с третьего выхода импульсы частоты кадров с периодом длительности кадра 40 мс на управляющие входы ключей в блоках регистров, выходы которых являются выходами устройства оцифровывания.
Недостатком прототипа является выполнение элемента матрицы триадой из трех преобразователей "яркость излучения - код", каждый из которых преобразует излучение одного цвета из трех базовых цветов R, G, В в код. При трех преобразователях в каждом элементе матрицы сам элемент матрицы имеет большие поперечные размеры, снижающие разрешение матрицы приемника изображения.
Цель изобретения - получение кодов трех, цветов R, G. В одним преобразователем, что позволит уменьшить перечные размеры каждого элемента матрицы.
Техническим результатом является выполнение элемента матрицы из одного преобразователя, позволяющее повысить разрешение кадра.
Сущность заявляемого устройства, включающего объектив, матрицу элементов в приемнике изображения, три блока регистров и генератор управляющих сигналов, в выполнении каждого элемента матрицы из одного преобразователя "излучение цветов R, G, В - три кода" и введение в приемник изображения по числу элементов в матрице и числу цветов R, G, В аналого-цифровых преобразователей /АЦП/.
Устройство оцифровывания изображения кадра представлено на фиг.1, блок регистров - на фиг.2, элемент матрицы - на фиг.3, разделение цветов R, G, В в элементе матрицы - на фиг.4, устройство АЦП - на фиг.3, преобразование кода с одним сигналом старшего разряда в коде в восьмиразрядный код из последовательно следующих единиц - на фиг,2.
1-3
1-3
1-3
Устройство оцифровывания /фиг.1/ включает объектив 1. в фокальной плоскости которого расположен приемник 2 изображения, генератор 3 управляющих сигналов и три блока 4, 5, 6 регистров, выходы которых являются выходами устройства оцифровывания, Каждый элемент матрицы /фиг.3/ выполнен преобразователем "излучение цветов R, G, B - три кода", который включает непрозрачный корпус 7, в передней части которого расположен непрозрачный светофильтр 8, прикрепленный к свободному концу пьезоэлемента 9, второй конец которого жестко закреплен в корпусе 7 и через диод подключен к первому выходу /25 Гц/ генератора 3 управляющих сигналов, за непрозрачным светофильтром 8 в непрозрачной перегородке закреплен объектив 10. Во второй части корпуса после объектива 10 расположен и жестко закреплен пирамидальный зеркальный тетраэдр 11 [2 с.234 и 3 с.174], ось симметрии которого совпадает с оптической осью объектива 10 и вершина пирамиды направлена в сторону объектива 10. Левая, правая и нижняя плоскости тетраэдра 11 выполнены с зеркальным покрытием. На левой, правой сторонах корпуса 7 и на его нижней стороне /фиг.3, 4/ в местах точно отраженного от зеркальных плоскостей тетраэдра 11 излучений расположены и закреплены фотоприемники 12, 13 /фиг.3/ и 14 /фиг.4/. Каждый фотоприемник на стороне приема имеет цветной светофильтр: фотоприемник 12 с красным светофильтром R, фотоприемник 13 имеет зеленый светофильтр G, фотоприемник 14 имеет синий В светофильтр, светофильтры одной кратности. Выход каждого фотоприемника 12, 13, 14 подключен к входу своего импульсного усилителя 15, имеющих равные коэффициенты усиления, а входы их являются входом своего АЦП /фиг.3/. АЦП выполнены идентично, каждый включает последовательно соединенные импульсный усилитель 15, выход которого подключен к входу импульсного светодиода 16 белого излучения, в поле облучения которого расположена группа 17 из восьми идентичных фотоприемников, выход каждого из которых подключен к входу своего разряда в восьмиразрядном регистре 18, первый-восьмой выходы восьми разрядов являются выходами АЦП и выдают двоичный код цветов соответственно R, G, В. Для получения двоичного кода приемные стороны фотоприемников в группах 17 имеют нейтральные светофильтры соответствующей плотности, кратность которых на фотоприемнике соответствует весу разряда, к которому подключен выход фотоприемника, и приведены в таблице 1.
Таблица 1.
№ разряда в регистре 18
1 старший
2
3
4
5
6
7
8
Кратность светофильтра
128<sup>х</sup>
64<sup>х</sup>
32<sup>x</sup>
16<sup>x</sup>
8<sup>х</sup>
4<sup>х</sup>
3<sup>х</sup>
0<sup>х</sup>
з
o
1
2
3
1-3
1-3
1-3
з
о
з
o
1-3
6
Выходы каждого регистра 18 подключены к входам своего шифратора 19 и через диоды объединены и подключены к второму управляющему U входу своего ключа 20 и к управляющему U входу регистра 18 в каждом АЦП для обнуления разрядов. Для получения кодов R, G, В импульс 25 Гц с третьего выхода блока 3 /фиг.1/ открывает синхронно во всех АЦП ключи 20 /фиг.3/. С выхода 1 генератора 3 импульс 25 Гц воздействует на все пьезоэлементы 9 для открытия непрозрачными светофильтрами 8 прохода излучений от объекта съемки на объективы 10, излучения с которых поступает на три зеркальных тетраэдра 11 /фиг.3, 4/, от которых оно отражается на свои фотоприемники 12, 13, 14 /фиг.4/. Фотоприемник 12 на приемной стороне имеет красный R светофильтр, фотоприемник 13 на приемной стороне имеет зеленый G светофильтр, фотоприемник 14 на приемной стороне имеет синий В светофильтр. фиг.4. С фотоприемников 12, 13, 14 сигналы поступают на входы своих импульсных усилителей 15, 15, 15 соответственно первого. второго и третьего АЦП, усилители 15 имеют равные коэффициенты усиления. Светодиоды 16 соответственно зависимости яркости излучения от прямого тока с импульсного усилителя [3 с.8] облучают свою группу из восьми идентичных фотоприемников 17, подключенных к входам первого - восьмого разрядов своего регистра 18, выходы разрядов в каждом регистре 18 через диоды объединены, а объединенный выход подключен к управляющему U входу ключа 20 и параллельно к управляющему входу U регистра 18 для обнуления разрядов регистра 18. Открытый ключ 20 пропускает импульсы частотой 200 Гц с четвертого выхода генератора 3 /фиг.1/, первый импульс с выхода ключа 20 поступает последовательно в разряды с первого по восьмой регистра 18 и выдает импульс старшего сигнала кода из регистра 18 в шифратор 19, при этом импульс через диод поступает на второй управляющий вход U ключа 20 и закрывает его, этот же импульс является сигналом U и обнуляет все разряды регистра 18. Шифратор 19 поступивший в него сигнал старшего разряда кода с регистра 18 кодирует четырехразрядным кодом и выдает его в параллельном виде в блок 4 /5, 6/ регистров. Код с шифратора 19 представляет собой номер разряда /первый-восьмой/, в котором был импульс старшего разряда кода в регистре 18. Коды с шифраторов 19 поступают в блоки 4, 5, 6 регистров в параллельном виде и синхронно в количестве 4×3×10 /число разрядов в коде. число цветов R, G, В, разрешение кадра/. Процесс преобразования кодов приводится в таблице 2, длительность периода кадра 40 мс.
Таблица 2.
Коды в регистрах 18
Коды, выдаваемые из регистров 18
Коды с шифраторов 19 в блоки регистров 4, 5, 6
00000001
00000001
0001 /1/
00000011
00000010
0010 /2/
00000111
00000100
0011 /3/
00001111
00001000
0100 /4/
00011111
00010000
0101 /5/
00111111
00100000
0110 /6/
01111111
01000000
0111 /7/
11111111
10000000
1000 /8/
от
1-10
6
При выдачи кодов кадра в устройство воспроизведения видеоинформации ключ 21 /фиг.2/ открывается сигналом U с выхода 3 генератора 3 управляющих сигналов /фиг.1/. Ключ 21 пропускает в распределитель 22 импульсов импульсы 25 МГц дискретизации с выхода 2 генератора 3. С выходов четырехразрядных регистров 23  коды поступают последовательно на вход восьмиразрядного дешифратора 24, в котором каждая кодовая четырехразрядная комбинация, поступающая на вход, возбуждает только один выход [5 c.202|, с которого импульс поступает на соответствующий один выход выходного восьмиразрядного регистра 25 и параллельно через диоды этот же импульс поступает на входы младших разрядов выходного регистра 25, в результате с выходов блоков 4, 5, 6 следуют восьмиразрядные коды, полученные в регистрах 18 АЦП в приемнике 2 изображения.
Работа устройства оцифровывания кадра.
1-3
1-3
6
Объектив 1 проецирует изображение кадра на входы преобразователей "излучение цветов R, G, В - три кода", происходит облучение фотоприемников 12, 13, 14, с которых сигналы поступают на входы импульсных усилителей 15 АЦП, импульсные светодиоды белого свечения 16 в каждом АЦП облучают группы 17 фотоприемников и в каждом регистре 18 каждого АЦП формируется восьмиразрядный код /колонка 1 в таблице 2/, из которого в шифратор 19 фиг.3 поступает только сигнал старшего разряда кода, а из шифратора 19 в свой блок 4 /5, 6/ регистров следует четырехразрядный код старшего разряда, из которого поступил сигнал. В блоки 4, 5, 6 каждый поступает в параллельном виде 4×10 коде, которые и являются кодами оцифрованного изображения кадра. При воспроизведении видеоинформации четырехразрядные кода выдаются последовательно в каждом блоке регистров 4, 5, 6 в параллельном виде в дешифратор 24, с выхода которого выдается в выходной регистр 25 один импульс, представляющий сигнал старшего разряда кода, а с выхода выходного регистра 25 в устройство воспроизведения видеоинформации следует полный восьмиразрядный код. сформированный в регистре 18 /фиг.3/ каждого АЦП приемника 2 изображения.
Заявляемое устройство представляет технологию оцифровывания изображения кадра в цифровых видеокамерах и цифровых фотоаппаратах. Преобразование интенсивности облучения элементов матрицы идет параллельно и синхронно всеми элементами матрицы одновременно, оцифровывание кадра заканчивается с окончанием периода кадра. Выполнение получения кодов трех цветов R, G, В одним преобразователем вместо трех /отдельно для каждого цвета/ позволит увеличить разрешение кадра и уменьшить размеры приемника изображения в устройстве оцифровывания.
Использованные источники
1. Патент РФ №2452026 С1, кл. G06Т 9/00, бюл. 15 от 27.05.12 г.
2. Б.Н. Бегунов, Н.П. 3аказнов. Теория оптических систем. М., 1973, с.234.
3. И.И. Бронштейн, К.А. Семендяев. Справочник по математике, Изд-е 10-е. М., 1964. с.174.
4. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы. Справочник. М, 1984, В.И. Иванов, А.И. Аксенов. A.M. Шин, с.8: второй абзац снизу.
5. В.Н. Тутевич. Телемеханика. 2-е изд. М, 1985, с.202.