Модернизация ТВ-камеры видеонаблюдения

Функциональная схема разностного двумерного апертурного корректора приведена на рисунке 23.

Рисунок 23 - Функциональная схема разностного двумерного апертурного корректора.

Широкополосные линии задержки (ЛЗ) 1, 2 обеспечивают задержку исходного сигнала на строку, т.е. на 64 мкс. Такая задержка реализуется с помощью ультразвуковых ЛЗ с предварительной модуляцией и последующей демодуляцией видеосигнала. Инверторы 3, 5, 7, 10 используются для изменения полярности сигнала, ЛЗ 8, 9, обеспечивающие задержку сигнала на два элемента разложения в горизонтальном направлении, реализуются на пассивных RС-элементах. ЛЗ 12 обеспечивает согласование во времени сигналов вертикальной и горизонтальной коррекций. С помощью переменных резисторов R1 и R2 схема позволяет осуществить плавную независимую регулировку сигнала вертикальной U_кop.в и горизонтальной U_{коp г} коррекции. В состав схемы входят также суммирующие устройства 4, 6, 14 и усилители видеосигналов 11, 13 и двусторонний амплитудный ограничитель по минимуму 15.

При использовании в камерном канале цифровых методов обработки видеосигналов алгоритм работы апертурной коррекции остается прежним. В качестве элементов задержки используется многоотводная цифровая ЛЗ на основе регистров сдвига.

В некоторых конструкциях камерного канала сигнал коррекции U_коp вводится в цветоделенные видеосигналы E_R, E_G, Е_B дважды - до и после гамма-корректоров, что позволяет дополнительно улучшить компромисс между четкостью и зашумленностью темных участков изображения.

Цветокоррекция сигнала видеоизображения.

Спектральные характеристики передающей камеры цветного ТВ должны строго соответствовать основным цветам приемника Rⁿ, Gⁿ, Вⁿ. В этом случае они называются идеальными и обеспечивают отсутствие искажений цветопередачи в изображениях на экране телевизора. Идеальные спектральные характеристики передающей камеры в относительных величинах от входа объектива до выхода передающей трубки определяются системой трех линейных уравнений:

где k¹ , .... k⁹ - постоянные коэффициенты, зависящие от выбора основных цветов приемника и опорного белого цвета;, , - удельные координаты спектральных цветов мощностью 1 Вт в системе XYZ, являющиеся функциями от длины волны света. Координаты основных цветов приемника Rⁿ, Gⁿ, Вⁿ по европейскому стандарту определяются следующей матрицей:

В качестве опорного белого цвета выбран европейский эталонный источник для цветного ТВ D⁶⁵⁰⁰, имеющий координаты цветности: х=0,313; y = 0,329 ;z = 0,358.

Рассчитанные в соответствии с уравнениями идеальные спектральные характеристики чувствительности отдельных каналов цветной передающей камеры представлены на рис.24. Как видно из рис.24, они имеют отрицательные ветви (характеристика имеет два положительных горба) и обеспечивают неискаженное воспроизведение всех цветностей, представленных точками внутри треугольника RⁿGⁿBⁿ на диаграмме цветностей МКО. Следует отметить, что отрицательные ветви вызваны тем, что треугольник RⁿGⁿBⁿ расположен внутри спектрального локуса на этой диаграмме цветностей.

Рис.24 - Идеальные спектральные характеристики , , передающей камеры

Рис.25 - Реальные спектральные характеристики камеры , ,

В реальных спектральных характеристиках передающей камеры отрицательные ветви и малые положительные горбы (вторичные максимумы) отсутствуют. Отличие реальных спектральных характеристик от идеальных приводит к искажениям цветопередачи в телевизорах для всех цветов, кроме опорного белого, который искусственно устанавливается в телевизорах как равносигнальный путем подбора режимов электродов цветного кинескопа (баланс белого цвета). Реальные спектральные характеристики камеры обычно выбирают близкими к главным положительным горбам идеальных характеристик, а для повышения светочувствительности камеры их делают немного более широкими, чем эти горбы (рис.25). Для уменьшения ошибок цветопередачи применяются цветокорректирующие матрицы, состоящие из трех субматриц - по одной субматрице в каждом канале R, G, В камеры.

Сигналы на входе и выходе цветокорректирующей матрицы, включенной в видеотракт передающей камеры, взаимосвязаны:

где а¹¹,..., а³³ - коэффициенты матрицирования, рассчитываемые методом итераций для набора испытательных цветов, рекомендованных МКО.

При расчете коэффициентов матрицирования должны выполняться следующие условия:

· равенство суммы коэффициентов каждого ряда матрицы единице

· для сохранения равенства между сигналами при передаче эталонного белого цвета;

· абсолютные значения двух коэффициентов матрицирования в одном ряду должны быть малыми в сравнении с третьим, в противном случае происходит ухудшение отношения сигнал-шум и увеличение заметности цветных окантовок при неточном совмещении сигналов во времени;

· допустимые искажения цветности испытательных цветов должны иметь разные весовые коэффициенты, определяемые экспериментально с учетом особенностей восприятия ТВ изображения, поскольку чувствительность глаза неодинакова к изменениям разных цветностей.

Очень часто коэффициенты матрицы, обеспечивающие выполнение данных условий, делаются нерегулируемыми. В случае регулируемых коэффициентов работа цветокорректирующей матрицы описывается системой следующих уравнений:

где а, b - коэффициенты матрицирования.

Регулируемая цветокорректирующая матрица (рис.26) позволяет абсолютно точно передать цветности 6 цветов, по которым настраивают камеру, так как с ее помощью можно изменять соотношения видеосигналов E_R, E_G, Е_B для воспроизведения цвета, изменяя коэффициенты a, b. Причем при передаче видеосигналов ахроматических объектов (Е= E= E) сохраняется баланс белого цвета (Е=E= E).

1 - формирователи разностных сигналов; 2 - сумматоры

Рис.26. Структурная схема регулируемой цветокорректирующей матрицы

Удовлетворительное качество цветопередачи телекамер прикладного и бытового назначения можно получить без применения электронных цветокорректирующих матриц. Для компенсации отсутствия отрицательных ветвей спектральных характеристик камеры формы кривых спектральной чувствительности выбирают более узкими, что несколько снижает чувствительность камер.

Сохранение равенства видеосигналов E_R, E_G, E_B при передаче белого цвета и изменении цветовой температуры источника света можно обеспечить, используя в оптическом блоке камеры приводные светофильтры со специально подобранными спектральными характеристиками пропускания, которые приводят спектральное распределение излучения источника света к исходному, т.е. к такому, для которого рассчитывалась цветопередача камеры. При этом цветности всех объектов будут восприниматься камерой как цветности объектов, освещенных источником опорного белого, и, таким образом, их искажения не возникают. Однако при этом может снижаться чувствительность передающих камер.

телевизионные преобразователи цветокоррекция видеоизображение

Литература

1. Архив журнала «Радио»

2. Архив журнала «625-NET»

3. Джакония В.Е., Гоголь А.А., Друзин Я.В. «Телевидение». Учебник.

4.А.А. Гоголь, В.Е. Джакония, Я.В. Друзин. «ПРАКТИКУМ ПО ТЕЛЕВИДЕНИЮ». Учебное пособие.

5. http://www.iproton.ru/catalog/tovar/4264.html.

6. http://siblec.ru. Лекции «Основы радиосвязи и телевидения».

Размещено на Allbest.ru