устройство оцифровывания изображения кадра

Формула изобретения

Устройство оцифровывания изображения кадра, содержащее объектив, приемник изображения, содержащий матрицу, расположенную в фокальной плоскости объектива, из элементов, являющихся преобразователями излучения в коды по числу разрешения кадра 10⁶, каждый из которых включает непрозрачный корпус, в передней части которого в перегородке расположен микрообъектив, по оптической оси которого и под углом 45° к ней последовательно друг за другом расположены и жестко закреплены по числу разрядов в коде полупрозрачные микрозеркала, каждое впереди расположенное микрозеркало пропускает на следующее за ним поток излучения, ослабленный в два раза, микрозеркала имеют светоделительное покрытие, выполняющее отношение отраженного излучения к пропущенному как 1:0,5, на стороне корпуса преобразователя, к которой повернуты микрозеркала и по их числу расположены фотоприемники, принимающие от микрозеркал отраженные излучения, устройство оцифровывания изображения кадра включает три блока регистров и генератор управляющих сигналов, выдающий с первого выхода импульсы частоты кадров, подключенный к управляющим входам элементов матрицы, со второго выхода выдающий импульсы частоты дискретизации кодов /25 МГц/, подключенный к вторым управляющим входам трех блоков регистров, с третьего выхода выдающий импульсы частоты кадров с периодом длительности кадра, подключенный параллельно к первым управляющим входам трех блоков регистров, выполненных идентично, каждый включает регистры по числу разрешения матрицы и включает последовательно соединенные ключ и распределитель импульсов, выходы которого с первого по 10⁶ разрешения матрицы последовательно подключены к входам U_выд каждого регистра, информационными входами блока регистров являются параллельные входы разрядов всех регистров, управляющими входами являются: первым - первый управляющий вход U_от ключа, подключенный к третьему выходу генератора управляющих сигналов, вторым - сигнальный вход ключа, подключенный к второму выходу генератора управляющих сигналов, выходы разрядов блоков регистров поразрядно объединены и являются выходами устройства оцифровывания изображения кадра, отличающееся тем, что в приемник изображения введен блок сдвиговых регистров, включающий по числу преобразователей /элементов в матрице/ и принимаемых цветовых излучений R, G, В /3×10⁶ / попарно последовательно соединенных восьмиразрядного регистра сдвига и шифратора, а выходы шифраторов представляют по числу цветов R, G, В три группы по 4×10⁶ выходов с приемника изображения, подключенные соответственно цветов R, G, В: первая группа выходов к стольким же входам первого блока регистров, вторая группа выходов к стольким же входам второго блока регистров, третья группа выходов подключена к входам третьего блока регистров, элементы матрицы выполнены преобразователями "яркость излучения цветов R, G, В - три кода", во входном окне непрозрачного корпуса которого расположен непрозрачный микросветофильтр, выполняющий роль входной двери, прикрепленный к первому концу микропьезоэлемента, второй конец которого жестко закреплен в корпусе преобразователя и черед диод подключен к первому выходу генератора управляющих сигналов /25 Гц/, фотоприемники, расположенные на соответствующей стороне корпуса преобразователя в местах поступления отраженных от микрозеркал излучений выполнены в форме диска, диаметром полностью принимающим отраженное излучение, и содержат на фотоприемном диске три фотоприемных сектора, первый фотоприемный сектор для приема красной части отраженного от микрозеркала излучения имеет на приемной стороне красный R светофильтр, второй фотоприемный сектор имеет на приемной стороне зеленый G светофильтр, третий фотоприемный сектор имеет на приемной стороне синий В светофильтр, каждый фотоприемный сектор имеет свой выход, подключенный к входу своего импульсного усилителя, соответственно трем фотоприемным секторам к каждому фотоприемному диску подключены три импульсных усилителя с равными коэффициентами усиления, выходы первых фотоприемных секторов R подключены к входам первых импульсных усилителей в каждой группе из трех импульсных усилителей, выходы вторых фотоприемных секторов G подключены к входам вторых импульсных усилителей в каждой группе из трех импульсных усилителей, выходы трех фотоприемных секторов В подключенны к входам третьих импульсных усилителей в каждой группе из трех импульсных усилителей, в каждом преобразователе "яркость излучения цветов R, G, В - три кода" выходы первых импульсных усилителей из трех через диоды объединены и подключены к входу младшего разряда в первом регистре сдвига группы из последовательно соединенных регистра сдвига и шифратора, обслуживающих этот преобразователь, выходы вторых импульсных усилителей из трех через диоды объединены и подключены к входу младшего разряда во втором регистре сдвига группы, обслуживающей преобразователь, выходы третьих импульсных усилителей из трех через диоды объединены и подключены к входу младшего разряда в третьем регистре сдвига, обслуживающем этот же преобразователь.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии оцифровывания изображения кадра, может быть использовано для получения цифровых изображений в цифровых видеокамерах и фотоаппаратах.

Прототипом является устройство оцифровывания изображения кадра [1], содержащее матричный приемник изображения с разрешением 10⁶, 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 частоты кадров 25 Гц, со второго выхода импульсы частоты дискретизации 25 МГц кодов, с третьего выхода импульсы частоты кадров с периодом длительности кадра на управляющие входы ключей в блоках регистров, выходы которых являются выходами устройства. Недостатком прототипа является выполнение каждого элемента матрицы триадой из трех преобразователей "яркость излучения - код", каждый из которых преобразует излучение одного цвета из трех R, G, B в код, при трех преобразователях элемент матрицы имеет большие поперечные размеры, что снижает разрешение матричного приемника изображения. Цель изобретения - получать коды трех цветов R, G, B одним преобразователем, что создаст и условия повышения разрешения кадра.

Техническим результатом является выполнение элементов матрицы из преобразователей "яркость излучения цветов R, G, B - три кода" и получение условия повышения разрешения кадра.

Сущность предлагаемого устройства, содержащего объектив, матрицу элементов, три блока регистров и генератор управляющих сигналов, в выполнении каждого элемента матрицы преобразователем "яркость излучения цветов R, G, B - три кода" и введении в приемник изображения блока сдвиговых регистров, включающий соответствующее число попарно последовательно соединенных регистра сдвига и шифратора.

Устройство оцифровывания изображения кадра - на фиг.1, преобразователь "яркость излучения цветов R, G, B - три кода" - на фиг.2, дисковый фотоприемник - на фиг.3, блок регистров - на фиг.4.

Устройство оцифровывания изображения кадра /фиг.1/ включает объектив 1, в фокальной плоскости которого расположена приемная сторона приемника 2 изображения, содержащая матрицу из 10⁶ элементов, представленных преобразователями "яркость излучения цветов R, G, B - три кода", введенный в приемник 2 изображения кадра блок 3 регистров сдвига, включающий по числу фотоприемных секторов в дисковых фотоприемниках попарно последовательно соединенные восьмиразрядный регистр 19 сдвига и шифратор 20 /фиг.2/. Три группы выходов по 4×10⁶ кодов цветов R, G, B с приемника 2 изображения /фиг.1/ подключены к стольким же входам соответственно трех блоков 4, 5, 6 регистров. Устройство оцифровывания включает генератор 7 управляющих сигналов, выдающий с первого выхода импульсы U_к 25 Гц частоты кадров, подключенный к управляющим входам преобразователей в элементах матрицы, со второго выхода импульсы 25 МГц дискретизации кодов U_д, подключенный к вторым управляющим входам 4, 5, 6 регистров, и с третьего выхода импульсы 25 Гц с периодом длительности кадра 40 мс, подключенный к первым управляющим входам U_от блоков 4, 5, 6 регистров, фиг.4. Каждый элемент матрицы является преобразователем "яркость излучения цветов R, G, B - три кода" и включает /фиг.2/ непрозрачный корпус 8, во входном окне которого расположен один непрозрачный микросветофильтр 9, выполняющий роль входной двери, прикрепленный к первому /свободному/ концу микропьезоэлемента 10, в отсутствие управляющего сигнала с блока 7 /выход 1/ входное окно корпуса 8 закрыто микросветофильтром 9, второй конец микропьезоэлемента 10 жестко закреплен в корпусе 8 и через диод подключен к первому выходу генератора 7. Управляющий импульс имеет длительность 0,1 мс частоты 25 Гц и с амплитудой, достаточной для срабатывания микропьезоэлемента 10 на изгиб [2, с.26], и открывает проход излучению от объекта съемки на микролинзу 12. За микролинзой, являющейся объективом, по ее оптической оси и под углом 45° к ней последовательно на равном расстоянии друг за другом расположены и жестко закреплены по числу разрядов в коде восемь полупрозрачных микрозеркал 13_1-8, каждое впереди расположенное микрозеркало 13 пропускает на следущее за ним поток излучения, ослабленный в два раза, для чего микрозеркала имеют светоделительное покрытие, выполняющее отношение отраженного излучения к пропущенному как 1:0,5 [3, с.223]. Непосредственно в стене корпуса 8, к которой повернуты микрозеркала 13, в местах прихода отраженного излучения расположены восемь идентичных дисковых фотоприемников 14_1-8, каждый из которых имеет форму диска с диаметром, полностью принимающим в поперечном сечении отраженное от микрозеркала излучение и содержащим по числу цветов R, G, B равные по площади первый, второй и третий фотоприемные сектора /фиг.3/. Первый фотоприемный сектор R из общего отраженного излучения принимает его красную часть излучения, для чего на приемной стороне сектора R имеется красный светофильтр, второй фотоприемный сектор G для приема зеленой части отраженного излучения имеет на стороне приема зеленый светофильтр, третий фотоприемный сектор B на приемной стороне имеет синий B светофильтр. Для равных условий приема излучений светофильтры имеют одинаковую кратность. Каждый фотоприемный сектор имеет свой выход, подключенный к входу своего импульсного усилителя, фиг.2. Импульсные усилители с равными коэффициентами усиления и выполнены печатным способом на внешней стороне фотоприемных дисков 14_1-8.

Выходы первых фотоприемных секторов R, принимающие красное излучение в каждом фотоприемном диске 14, подключены к входам первых импульсных усилителей 15₁, 16₁, 17₁ и 18 ₁ в каждой группе из трех импульсных усилителей 15 _1-3, 16₁, 17_1-3 и 18_1-3 . Выход второго фотоприемного сектора G, принимающий зеленую часть излучения, подключен к входу второго импульсного усилителя в каждой группе из трех импульсных усилителей. Выход третьего фотоприемного сектора B, принимающего синюю часть излучения, подключен к входу третьего импульсного усилителя в каждой группе из трех импульсных усилителей.

Выходы первых импульсных усилителей 15₁, 16₁, 17₁ и 18 ₁ через диоды объединены и подключены в блоке 3 регистров сдвига /фиг.2/ к входу первого 19₁ регистра сдвига, вход которого является входом младшего разряда из восьми разрядов регистра сдвига. Следующие импульсы, поступающие с первых импульсных усилителей 16₁, 17₁ и 18_1, будут выполнять сдвиг импульса из младшего разряда регистра в следующие старшие разряды этого же регистра сдвига 19₁. Выходы вторых импульсных усилителей 15₂, 16₂, 17₂, 18₂ через диоды объединены и подключены к входу младшего разряда второго регистра 19₂ сдвига, и следует тот же процесс сдвига с младшего разряда в старшие. Выходы третьих импульсных усилителей 15₃, 16₃ , 17₃, 18₃ также через диоды объединены и подключены к входу младшего разряда в регистре 19₃ сдвига, поступающие с импульсных усилителей импульсы после первого также выполняют сдвиг импульса с младшего разряда в старшие. В результате по окончании прохода излучения по микрозеркалам в регистрах 19 сдвига уже сформированы коды трех трех излучений цветов R, G, B. С приходом на управляющие входы регистров сдвига 19_1-3 сигнала U_выд восьмиразрядные коды с импульсом в одном из разрядов из регистров 19 выдаются в свои шифраторы 20_1-3 в параллельном виде. Шифраторы 20 _1-3 выполняют кодирование номера разряда, в котором находится единственный импульс. С выходов шифраторов следуют четырехразрядные коды в параллельном виде, которые поступают в блоки 4, 5, 6 регистров /фиг.1/: коды цветов R поступают в блок 4, коды цвета G в блок 5, коды цвета B в блок 6. Комбинации четырехразрядных кодов с выходов шифраторов 20_1-3 приведены в таблице 1.

Таблица 1
Коды с выходов регистров 191-3 сдвига	Коды с выходов шифраторов 201-3
00000001	0001 /1/
00000010	0010 /2/
00000100	0011 /3/
00001000	0100 /4/
00010000	0101 /5/
00100000	0110 /6/
01000000	0111 /7/
10000000	1000 /8/

Блоки 4, 5, 6 выполнены идентично /фиг.4/, каждый включает четырехразрядные регистры 23_1-106 и последовательно соединенные ключ 21 и распределитель 22 импульсов. Информационными входами в каждом блоке регистров 4, 5, 6 являются первый-четвертый входы всех регистров 23, входов 4×10⁶, выходами являются поразрядно объединенные выходы всех регистров 23. Первым управляющим входом является вход U_от ключа 21, подключенный к третьему выходу блока 7, вторым управляющим входом U_д является сигнальный вход ключа 21, подключенный к второму выходу блока 7. Ключ открывается передним фронтом импульса 25 Гц на длительность 40 мс, закрывается задним фронтом импульса 25 Гц. При открытом ключе 21 на вход распределителя 22 импульсов поступают импульсы U_д 25 МГц, сигналы с выходов блока 22 являются сигналами U_выд кодов последовательно из регистров 23 с первого по 10⁶ на воспроизведение видеокадра или на запись его на соответствующий носитель.

Работа устройства оцифровывания изображения кадра.

Объектив 1 проецирует изображение кадра на входы элементов матрицы в приемнике 2 изображения, четырехразрядные коды с блока 3 приемника 2 изображения выдаются в блоки регистров 4, 5, 6 /фиг.1/. Оцифровывание кадра идет за один период 40 мс.

Применение преобразователей "яркость излучения цветов R, G, B - три кода" в качестве элементов матрицы позволяет увеличить разрешение матрицы в три раза против прототипа.

Введение в состав приемника 2 изображения блока 3 в составе регистров сдвига и шифраторов, обслуживающих преобразователи "яркость излучения цветов R, G, B - три кода", освобождает от необходимости соединений в числе 8×10⁶×3, имеющихся в прототипе от приемника изображения к трем блокам ключей 4, 5, 6 [1]. Для воспроизведения видеоинформации четырехразрядные коды переводятся в обратном порядке дешифраторами в восьмиразрядные коды [4, с.207].

Использованные источники

1. Патент РФ № 2452026 C1, кл. G06T 9/00, бюл. № 15 от 27.05.12 г.

2. А.Ф. Плонский, В.И. Теаро. Пьезоэлектроника. М., изд. "Знание" М, 1979, с.26.

3. Б.Н. Бегунов, Н.П. Заказнов. Теория оптических систем. М, 1973, с.223.

4. В.Н. Тутевич. Телемеханика. 2-е изд. М., 1985, с.202, 207.

5. В.В. Фролов. Язык радиосхем, изд. 2-е. Радио и связь, 1989, с.13, рис.6б.