УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ШУМОВ В ТЕЛЕВИЗИОННОМ СИГНАЛЕ

Устройство для подавления шумов в телевизионном сигнале
H04N 1/409
Полезная модель относится к телевизионной технике и может быть использована для повышения качества видеосигнала с телевизионного датчика.
Известно устройство (А.С. №1160608, Устройство ляя подавления шумов в телевизионном сигнале, H04N 5/213, Б.И. №21. 1985 г.), в котором подавление шумов достигается за счет согласования частотной характеристики канала управления коэффициентом передачи перемножителя с энергетическим спектром полезного сигнала.
Устройство состоит из одиннадцати блоков, вследствие чего оно получается сложным и при обработке телевизионного сигнала накапливаются искажения истинного телевизионного сигнала.
Известен способ частичного подавления случайных помех с помощью операции умножения изображений, реализованный на оптических элементах (И.К. Верещагин и др., Введение в оптоэлектроникл: Учебное пособие для втузов / И.К. Верещагин, Л.А. Косяченко, С.М. Кокин. - М.: Высшая школа, 1991. - 191 с.). Для этого на транспорантах формируют два изображения через некоторый промежугок времени одного и того же объекта. При пропускании пучка света последовательно через транспоранты получают изображение с увеличением соотношения сигнал/шум по сравнению с изображениями на транспорантах.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство (заявка №97-108486/09, Способ и устройство для определения величины шума, которая соответствует шуму в сигнале, H04N 17/00, Б.И. №15, 1999 г.), содержащее средства запоминания, по меньшей мере, значений идентичной части одного .поля или кадра видеосигнала, средства вычисления абсолютной разности между двумя соответствующими значениями идентичных частей последовательных полей или кадров сигнала, причем одно значение соответствует текущему значению сигнала, а соответ ствующее ему значение поступает из средства запоминания и средства накопления заранее заданного числа абсолютных разностей, вычисленных для последовательных полей или кадров, фильтр для выделения низкочастотных составляющих сигнала величины шума, образованного (Юследова тельными значениями шума, средства вычисления разности меж. ту двумя coorseicrвующими значениями идентичных частей последовательных нолей или кадров, причем одно значение соответствует текущему значению сигнала, а соответствующее ему значение подается из средств запоминания, и средства вычисления абсолютного значения вычисленной разницы, средства ограничения экстремальных пиковых значений абсолютных разностей. Средства ограничения выполнены так, что они могут производить математические операции с вычисленной абсолютной разностью и сравнивав ее с заранее заданной величиной.
//«W/7/ x 2
11едоста1ком -этого устройства является некоюпая сложность всего устройства.
Полезная модель решает задачу упрощения усфойства подавления шумов с одновременным увеличением соотношения сипш.инум
Поставленная задача решается следующим образом. В устройство, содержащее блок задержки, последовательно соединен ные филъф низких частот и ограничитель, введен блок умножения, первый вход которого и вход блока задержки являются входом устройства по телевизионному сигшъгу. второй вход блока умножения соединен с выходом блока задержки, выход со входом фильтра низких частот, а выход ограничителя является выходом устройства по сигналу с низким уровнем шумов.
Сущность полезной модели представлена на Фиг 1 и Фиг.2. где на Фиг.1 изображена структурная схема устройства, на Фиг.2 - передаточные функции
Фш. 1:
1- блок задержки;
2- блок умножения;
3- фильф низких частот;
4- ограничитель;
а, б - первый и второй входы блока умножения
Фиг.2:
итд Г(Е) - передаточная функция телевизионного да; чика;
Uy  Ф(итд) - передаточная функция предложен..) ус;ройсгва.
Uy ф(Е) - передаточная функция системы Телевизионный
датчик - устройство ,
где Е - облученность телевизионного датчика
Устройство содержит блок задержки 1, вход которого соединен с первым входом «а блока умножения 2 и является входом устройства но телевизионному сигналу, выход блока задержки 1 соединен со вюрым входом «6 блока умножения 2, к выходу которого подключены последовательно соединенные фильтр низких частот 3 и ограничитель 4, выход последнего является выходом устройства
Блок задержки 1 может быть выполнен на матичном приборе с зарядовой связью (ПЗС), экранированном от воздействия внешнего оптического излучения. Параметры ПЗС-матрицы (блока 1) должны быть согласованы с параметрами телевизионного датчика, т.е. в матрицу должен помещаться телевизионный сигнал размером в один кадр. С помощью ПЗС-магрицы создается задержка аналогового видеосигнала с длительностью, равной длительности кадра tfe. Принципы технической реализации таких блоков задержки известны (Источники и приемники излучения: Учебное мособис для студентов оптических специальностей вузов /Г.Г. Ишанин, Г),Д Панков. А.Л Андреев, Г.В. Полыциков. - Спб.: Политехника, 1991. - 240 с II |: А.С №1748286.
Устройство задержки телевизионных сигналов на пгмбопах с зарядовой связью (ПЗС), H04N 9/64, Б.И. №26, 1992 - 21).
Для функционирования ПЗС-матрицы (блок 1) имеется синхрогеперагор (на чертеже не показан), тактовые импульсы которого обеспечиваю перенос зарядов по строкам и по кадру матрицы.
При прохождении сигнала, т.е. зарядового пакета, через матрицу каждый элемент сигнала пройдет через N элементов строки и через М строк матрицы. Гак как сигнал выйдет из матрицы ослабленным  неэффективности переноса заряда ь - 1, то его необходимо усилить, например с помощью усилителя (на чертеже не показан) с коэффициенты усиления 1 / (1 e/N+M) , который можно расположить между выходом блока задержки 1 и вторым входом «б блока умножения 2, либо с использованием блока умножения 2 с соответствующими коэффициентами усиления па входах, а именно на входе «б - как выше названный.
Блок умножения 2 представляет собой усилитель с переменным коэффициентом усиления, который изменяется пропорциошижно сигналу, поступающему на второй вход «б.
Фильтр низких частот 3 срезает высокие частоты и пропускает- требуемую полосу частот видеосигнала.
Ограничитель 4 представляет собой ограничитель аналогового сигнала с регулируемым уровнем ограничения снизу, который выбирается, исходя из задаваемой вероятности ложной тревоги при наличии шумов и мсшаютцст фона (А.С. №1090218, Устройство для подавления фоновых соствляющи в видеосигнале, H04N 7/18, Б И №41, 1991 г )
Устройство работает следующим образом. Телевизионный сигнал, поступающий на вход устройства, представим в виде
U(t)-Q,,(1)
где QJ - величина сигнала 1-го ллемеша j- ой с сроки геленизионFTOI о сигнала размером в один кадр;
t - текущее время;
1  I N;1 j M;
N - число условных элементов сигнала в строке,
М - число с рок телевизионного датчика.
Теперь лрсдсшвим, что в сигнале появилась с гучайнаи помеха i-ой гармоники с амплшудой AJ и частотой cot; в итоге сигнал с помехой равен
U(t) - Q, + ASincoit.(2)
Вывод сигнала с блока задержки 1 произвол л  ся синхронно с выио дом сигнала с iелевизнойного датчика, для чего paooia синхрогепсраюра, управляющего 1 ГЭС-матрицей, синхронизирована со схемой, обеспечивающей вывод сигнала с телевизионного датчика. В шком случае па блок умножения 2 будут поступать два сигнала, первый из козооыч опережае в юрой на время tk
Для дальнейших рассуждений примем, что изображение по конфигурации и облученности почти не изменилось за время Ik од юго кадра, г.с
Cy(t)  Cy(tttK).(3)
На выходе блока умножения 2 появится сиги; L pявный произведению входящих сигналов,
ЩО Су + AiSin(o)it + )l - Су . AnSinfo,
- С/ f Bi(t) + Fli + Dt(t) . (4) где Bj(t) - 2CijAiCos(coitk/2). Sm(o ):
Hi - l/2(Ai2Cosraitk): l)i(t)  -1/2 1Д2 Cos(2roil f tOilk)l . Анализ выражения (4) показывает;
-увеличилась контрастность изображения, гак как величина Q, в квадрате;
-неременная составляющая Bi(t) для нскоюрых гармоник можег компенсироваться, ч го зависит от произведения со;  ,
-постоянная составляющая Ili для некоторых гармоник можег компенсироваться, что зависит от произведения
-нерешенная составляющая Di(t) имеет удвоенную ч ас ГОТУ пульсаций 2сй{.
IfoMexM Di(t), частоты которых выше верхней частоты телевизионного сигнала, уменьшаются фильтром низких частот 3.
/o.
faMW
в.
Постоянная составляющая lit, которая определяет фон изображения, компенсируется ограничителем 4. Эта постоянная составляющая является случайной и со временем будет изменяться, поэтому уровень ограничения у ограничителя 4 задается оператором, исходя из наиболее оптимальной яркости изображения для наблюдения.
Свойство увеличения контрастности (О) изображения можно использовать для работы с телевизионными датчиками, имеющими характеристику итд свет - сигнал с насыщением (Фиг.2).
В виду того, что Uy  итд2 , то характеристика Uy свег - выходной сигнал устройства всей системы телевизионный датчик - устройство будет более линейная.
Таким образом, в заявляемом устройстве путем введения блока умножения можно частично подавить случайные составляющие шума и увеличить соотношение сигнал/шум.