DE2913116A1 - Verfahren zum auslesen von festkoerper- bildsensoren und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zum auslesen von festkoerper- bildsensoren und schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Rl.-Nr. 1895/79
29. Mrz 1979 FE/PLI/Rz/Pe
Verfahren zum Auslesen von Festkörper-Bildsensoren und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Auslesen
von für die amerikanische Fernsehnorm mit Zeilen vorgesehenen Festkörper-Bildsensoren nach der
Gattung des Hauptanspruchs.
Festkörper-Bildsensoren, z. B. CCDs (Charge Coupled Device) oder CIDs (Charge Injection Device), sind
derzeit bezüglich ihrer Größe, d. h. Spalten- und
Zeilenzahl, nur für die amerikanische Fernsehnorm 03004 3/0028
- 2 -
ORIGINAL INSPECTED
\.:~1&'J:„:~":~ ' : ''} Rl.-Nr. 1895/79
mit 525 Zeilen erhältlich.
Um nun diese Festkörper-Bildsensoren für die CCIR-Norm
mit 625. Zeilen zu benutzen, wäre es denkbar, eine entsprechende Anfnhl τοπ Zeilen am oberen und
unteren Bildrand fehlen zu lassen. Da die sichtbaren
Zeilen nach der amerikanischen Norm 487 im Vollbild betragen, nach der CCIR-Norm jedoch 575 pro Vollbild,
würden am oberen und unteren Rand je 44 Zeilen im Vollbild bzw. je 22 Zeilen im Halbbild fehlen. Um das
notwendige Bildseitenverhältnis von 4 : 3 einzuhalten, bedeutet dies natürlich auch eine Aufteilung der Bildpunkte
pro Zeile, was dann an den Bildseiten zu entsprechenden schwarzen Rcändern führt. Insgesamt würde
sich also dadurch ein in beiden Bildrichtungen um je 15 % kleineres Bild ergeben, was sehr unbefriedigend
wäre.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß an den Bildseiten keine schwarzen Ränder
sichtbar sind und das Bild in normaler Größe wiedergegeben wird.
Bei Verwendung eines Festkörper-Bildsensors mit 244 Zeilen, welcher gemäß der amerikanischen Norm nach dem
Zeilensprungverfahren so betrieben wird, daß zur Erhaltung eines Vollbildes mit 487 Zeilen jede Zeile
zweimal ausgelesen wird, kann durch nochmaliges Wiederholen jeder dritten Sensorzeile ein Bild mit 569
Zeilen (284 Zeilen im ersten Halbbild, 285 Zeilen im zweiten Halbbild) erhalten werden. Gegenüber den geforderten
575 Zeilen fehlen nunmehr nur noch 6 Zeilen, die aber durch das übliche Überschreiben des Heimempfängers
nicht sichtbar werden. Dieses zusätzliche Wiederholen jeder dritten Sej^sorzeile führt zwar zu
"..-.:.. =-,-7 -: " ; ll: Rl.-Nr. 1895/79
einem geringen periodisch in vertikaler Richtung auftretenden
Geometriefehler, ist aber beispielsweise für die Färbinformation nur wenig störend.
Durch die iii den tinte ran Sprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen' des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens
möglich.
Besonders vorteilhaft ist, daß zur Verringerung des Verkämmungsfehlers von jeder erstmals ausgelesenen
Zeile (mit Videoinformation) und der vorangehenden erstmals ausgelesenen Zeile (mit Videoinformation)
mit Ausnahme der jeweils auf die dritte Sensorzeile folgenden Zeile (mit Videoinformation) der arithmetische
Mittelwert gebildet wird.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Teil des .erfindungsgemäßen
Ausleseschemas von Festkörper-Bildsensoren,
Fig. 2 ein Blockschaltbild für die analoge Bildsignalverarbeitung Fig. 3 ein Blockschaltbild für die digitale
Bildsignalverarbeitung
Das Ausleseschema in Fig. 1 enthält in Spalte 1 die oberen JO Zeilen des wiedergegebenen Vollbildes, wobei
die ersten drei Zeilen fehlen.
In den Spalten 2 und 3 sind jeweils für das erste und
zweite Halbbild die jeweils ausgelesenen Sensorzeilen angegeben. Dabei stellen die in den Kreisen befindlichen
Zahlen die jeweiligen, zum ersten Male ausge-
■fe-vi
^- '. ,.QRfQINALIfVlSPECTED
lesenen Sensorzeilen dar, von denen VideoinrOrmaVion
und Störsignalinformation abgeleitet wird. Die in den
Quadraten angegebenen Zahlen sind die zum zweiten Mal ausgelesenen Sensorzeilen, welche nur noch die Störsignal
information enthalten. Dieses beschriebene Ausleseverfahren
ist bei DID-Sonsoren üblich.
Schließlich geben die in den Dreiecken befindlichen Zahlen die Sensorzeilen an, welche gemäß der Erfindung
zum dritten Mal ausgelesen werden, und ebenfalls nur noch die Störsignalinformation enthalten.
In den Spalten 4- und 5 sind jeweils die Ausgangszeilen des ersten und zweiten Halbbildes nach der
Signalverarbeitung in dor Schaltung nach Fig. 2 bzw. 3 eingetragen. Dabei stellen die in den Rhomben eingetragenen
Zahlen eine zusätzlich zur ausgelesenen Zeile addierte vorangehende Zeile zur Verringerung des Verkämmungsfehlers
dar, wovon der arithmetische Mittelwert gebildet wird.
Wie man leicht erkennen kann, wird jede dritte Sensorzeile
nicht nur einmal, sondern zweimal wiederholt, z. B. in dem dargestellten Teil des ersten Halbbildes
die Sensorzeilen 5 und 11, so daß dadurch ein 7-Zeilen-Zyklus
entsteht;.
Bei der Wiedergabe, beispielsweise nach der Empfänger-PAL-Integration,
werden in dem 7-Zeilen-Zyklus ohne die zusätzliche addierte Zeile zwei Zeilen einmal und
eine Zeile zweimal wiederholt dargestellt, während mit zusätzlicher addierter Zeile nur die siebte Zeile eine
Wiederholung der sechsten darstellt (s. Sp. 6), also eine Verringerung des Verkämmungsfehlers erreicht wird.
030043/0026
: : .-.:_^:r-. .-" :..: IU.-Nr. 1895/79
Eine Schaltung zur Durchführung dieses Verfahrens mit
analoger Bildsignalverarbeitung ist in Pig,2dargestellt.
Ein Pestkörper-Bildsensor 1 ist über einen Eingangsverstärker 2 mit dem positiven Eingang einer
Subtrahierstufe 3 verbunden. An den Ausgang der Stufe
3 sind zwei Zeilenverzögorungsleitungen 4 und 6 in Reihe geschaltet. Der Ausgang der zweiten Zeilenverzögerungsleitung
6 ist mit einem Eingang einer Schaltung 7 zur Bildung des arithmetischen Mittelwertes verbunden,
an deren anderen Eingang der Ausgang der Stufe 3 angeschlossen ist. Die Ausgänge der Stufe 3, der
Zeilenverzögerungsleitungen 4 und 6 sowie der Schaltung 7 sind an je einen Eingang eines Multiplexers 8
angeschlossen, an dessen Ausgang ein Videosignal gemäß der Spalten 4 und 5 der Pig.labnehmbar ist.
Der Ausgang der Zeilenverzögerungsleitung 4 ist außerdem über einen Schalter 9 mit dem negativen Eingang
der Stufe 3 verbunden.
Die Punktionsweise dieser Schaltung sei nunmehr anhand
der Zeilen 7 bis 11 des ersten Halbbildes gem. Pig. 1
näher erläutert.
Die Videoinformation der erstmals ausgelesenen Zeile
des Pestkörper-Bildsensors 1 wird nach Verstärkung im
Eingangsverstärker 2 über die Stufe 3 einerseits direkt
dem Eingang des Multiplexers 8 und andererseits der ersten Zeilenverzögerungsleitung 4 zugeführt. Am
Ausgang des Multiplexers 8 ist somit die Videoinformation der Zeile 7 abnehmbar. Beim nochmaligen Auslesen
der Zeile 7 kann von dieser Zeile lediglich eine Störsignalinformation abgeleitet werden, welche ebenfalls
nach Verstärkung im Verstärker 2 über die Stufe 3 der. ersten Zeilenverzögerungsleitung 4 zugeführt
wird. Während nun diese Information in die erste Zeilen-
03OÖA3/OÜ2Ö
verzögerungsleitung 4 eingelesen wird, wird gleichzeitig
die darin gespeicherte Videoinformation der Zeile 7 an den Eingang b des Multiplexers 8 gegeben und in die
zweite Zeilenverzögerungsleitung 6 eingelesen. Am Ausgang des Multiplexers 8 int somit nochmals die Videoinformation
der Zeile 7 abnehmbar. Danach wird die Zeile 9 erstmals ausgelesen, und deren Videoinformation wird
ebenfalls über den Verstärker 2 sowie die Stufe 3 einerseits dem einen Eingang der Stufe 7 zugeführt und andererseits
in die erste Zoilenverzögerungsleitung eingelesen. Die darin befindliche Störsignalinformation der
Zeile 7 wird dabei gleichzeitig ausgelesen und über den
nunmehr geschlossenen Schalter 9 dem negativen Eingang der Stufe 3 zugeführt, wodurch die Störsignalkomponente
der Zeile 9 kompensiert wird.
Dem anderen Eingang der Stufe 7 wird dabei gleichzeitig die in der zweiten Zeilenverzögerungsleitung 6 gespeicherte
Videoinformation der Zeile 7 zugeführt. Am Ausgang der Stufe 7 entsteht somit der Mittelwert der Videosignale
der Zeilen 7 und 9· Dieser wird dem Eingang d des Multiplexers 8 zugeführt, so daß an dessen Ausgang e
dieser Mittelwert abnehmbar ist.
Beim nochmaligen Auslesen der Zeile 9 wird deren Störsigna !information über den Verstärker 2 und die Stufe 3
der ersten Zeilenverzögerungsleitung 4 zugeführt. Während
des Einlesens des Störsignals wird gleichzeitig die gespeicherte Videοinformation der Zeile 9 ausgelesen und
einerseits dem Eingang b des Multiplexers 8 sowie andererseits der zweiten Zeilenverzogerungsleitung 6 zugeführt.
Am Ausgang e des Multiplexers 8 ist somit die Videoinformation der Zeile 9 abnehmbar.
Danach wird die Zeile 11 erstmals ausgelesen, und deren Videoinformation wird über den Verstärker 2 und die
- 7 —
030043/0028
. '['■':": 111. -Nr. 1095/79
Stufe 3 einerseits an den einen Eingang der Stufe 7
und andererseits an die erste Zeilenverzögerungsleitung 4- geleitet. In der Stufe 3 erfolgt ebenfalls eine
Störsignalkompensation mit Hilfe des in der ersten Zeilenverzögerungsleitung
4 gespeicherten Störsignals der Zeile 9. Dem anderen Einganp; dor Stufe 7 wird dabei gleichzeitig
die in der zweiten Zoilenverzögerungsleitung gespeicherte Videoinformation der Zeile 9 zugeführt«
Am Ausgang der Stufe 7 entsteht somit der Mittelwert der Videosignale der Zeilen 9 und 11. Dieser wird dem
Eingang d des Multiplexers 8 zugeführt, an dessen Ausgang
e dieser Mittelwert abnehmbar ist.
Beim nochmaligen Auslesen der Zeile 11 wird deren Störsignalinformation über den Verstärker 2 und die
Stufe 3 der- ersten Zeilenverzögerungsleitung 4- zugeführt.
Während des Einlesens wird gleichzeitig die gespeicherte Videoinformation der Zeile 11 ausgelesen
und einerseits dem Eingang b des Multiplexers 8 sowie andererseits der zweiten Zeilenverzögerungsleitung
6 zugeführt. Am Ausgang e ist somit die Videoinformation der Zeile 11 abnehmbar.
Nunmehr wird die Zeile 11 zum dritten Mal ausgelesen,
und deren Störsignalinformation wiederum über den Verstärker 2 und die Stufe 3 der Zeilenverzögerungsleitung
4- zugeführt. Gleichzeitig wird die in dieser Zeilenverzögerungsleitung 4 gespeicherte Störsignalinformation
der zweiten Zeilenverzögerungsleitung 6 zugeführt und die dort gespeicherte Videoinformation der
Zeile 11 ausgelesen und dem Eingang c des Multiplexers 8 zugeleitet. Am Ausgang e des Multiplexers 8 ist
wiederum die Videoinformation der Zeile 11 abnehmbar.
Dieser beschriebene 7'-ZoiIon-Zyklus wiederholt; sich
nun bis zur vollständigen Abtastung des ersten Halbbildes, wonach die Abtastung des zweiten Halbbildes
folgt. ·
0300Α3/0802β
Rl.-Nr. 1895/79
Die Umschaltsteuerung des Multiplexers 8 sowie des Schalters 9 erfolgt durch Impulse T, welche von einem
in der Pig. nicht dargestellten Taktgeber erzeugt werden.
Bei der in J1Xg. 3 dargestellten Schaltung zur digitalen
Bildsignalverarbr:i fcimg ist ebenfalls der Festkörper-Bildsensor
1 übηr einen Eingangsverstärker
2 mit dem positiven Eir.nang einer Subtrahierstufe
verbunden. An den Ausgang dor Stufe 3 ist ein A/D-Wandler
11 angeschlossen, dessen Ausgänge mit drei Tri-State-Schaltstufen 12, 13, 14- verbunden sind.
An den Ausgang jeder TH -.r'i;-i1;e-Schaltstuf e 12, 13,
1;l- ist ,je ein digitale!· ?,<■ i .1 onspeicher 16, 17, 18,
z. B. EAM, angeschlossen.
Der Ein- und Ausgang den Zeilenspeichers 16 ist dabei
über einen D/A-Wandler 19 mit dem negativen Eingang
der Stufe 3 verbunden, während die Ein- und Ausgänge der Zeilerspeicher 17 und 18 einerseits
an je einen Eingang f, g, eines Multiplexers 21 und andererseits an je einen Eingang einer Stufe
22 zur Bildung des arithmetischen Mittelwertes angeschlossen sind. Der Ausgang der Stufe 22 ist
mit einem dritten Eingang h des Multiplexers 21 verbunden, an dessen Ausgang i ein digitales Videosignal
gemäß der Spalten 4- und 5 der Fig. 1 abnehmbar ist.
I Die vom Pestkörper-Bildsensor 1 ausgelesenen Si- ι
gnale werden nach Verstärkung in Verstärker 2 t
über die Subtrahierstufe 3 dem A/D-Vandler 11 zugeführt,
an dessen Ausgängen die digitalisierten ! ,jeweiligen Signale abnehmbar sind. ί
Entsprechend dem in Pig. 1 dargestellten Schema '
Hl.-Nr. 1895/79
werden diese digitalisiertan Signale jeder Zeile
ebenfalls wie in Fig. 2 bohnndelt.
Der Speicher 16 nimmt l)oj ninem ersten Schaltzustand
(leitend) der.Tri-Stato-Stufe 12 jeweils die Störsignale
der mehrfach auspolosenen Zeilen auf und gibt sie bei einem zweiten Schaltzustand (gesperrt)
über den D/A-Vandler 19 aiii analoge Signale an die
Stufe 3 zur Störsignalkompensation wieder ab.
Die Speicher 17 "und 18 τιοίηιιοη bei einem ersten Schaltzustand
(leitend) der Tri-State-Stufen 13 und 1A- jeweils
die Videoinf ormo l;i on ,ie einer nacheinander ausgelesenen
Zeile auf und prob on sie bei einem zweiten
Schaltzustand (gesperrt) der Tri-State-Schaltstufen
13 und 14 gemäß den SpOten 4 und 5 der Fig. 1 entweder
direkt an den Mvltiplexer 21 oder an die Stufe
22 zur Mittelwertbilrhmp; urr! danach an den Multiplexer
21 ab. Außerdorn besteht auch die Möglichkeit der direkten Zuleitung des Videosignals vom A/D-Wandler
11 über die Tri-State-Stufe 13 bzw. 14 an
den Multiplexer 21 (ζ. Β. erstmaliges Auslesen der Zeile 7)? so daß am Ausgang i des Multiplexers 21
das entsprechende Videosignal gem. Sp.-4 und 5 der
Fig. 1 in digitalisierter Form abnehmbar ist.
Die Umschaltsteuerung der Stufen 12 bis 14, 16 bis 18 sowie 21 und 22 erfolgt mittels von den H-Impuls
en abgeleiteten Steuerimpulsen T, welche von einem in der Fig. nicht dargestellten Taktgebor
erzeugt werden.
030043/0026
BAD ORIGINAL
Rl.-Nr. 1895/79
29. März 1979 FE/PLI/Rz/J'e
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1
Es wird ein Verfahron zum Auslesen von für die
525-Fernsehzeilennorm vorgesehenen Festkörper-Bildsensoren
vorgeschlagen, welche nach dem Zeilensprungverfahren mifc dem einmal wiederholten
Auslesen jeder Sensorzeile betrieben werden. Zur Verwendung der Festkörper-Bildsensoren für
die 625-Fernsehzeilennorm wird jede dritte Sensorzeile zweimal wiederholt
030043/0020
Claims (11)
1. Verfahren zum Auslesen von für die 525-I1ernsehzeilennorm
vorgesehenen Festkörper-Bildsensoren, welche
nach dem Zeilensprungverfahren mit dem einmal wiederholten Auslesen jeder Sensorzeile betrieben
werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der IPestkörper-Bild sensoren für die 625-B'ernsehzeilennorm
jede dritte Sensorzeile zweimal wiederholt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweimalige Wiederholung jeder dritten Sensorzeile
durch dreimaliges Auslesen dieser Zeile erfolgt.
3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweimalige Wiederholung jeder dritten Sensorzeile durch Speicherung bzw. Verzögerung dieser
jeweils zum zweiten Mal ausgelesenen Zeile erfolgt.
4-. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch"gekennzeichnet,
daß bei Verwendung von Festkörper-Bildsensoren nach dem Zwischenspaltenprinzip zunächst die ungeradzahligen Zeilen für das erste Halbbild mit einmaliger
Wiederholung jeder Sensorzeile und nochmaliger Wiederholung jeder dritten Sensorzeile, danach
die geradzahligen Zeilen für das zweite Halbbild mit einmaliger Wiederholung jeder Zeile und
nochmaliger Wiederholung jeder dritten Sensorzeile ausgelesen werden, welche dann verschachtelt zu
ORIGINAL INSPECTED
...:-. 2:- ':" ;' ;;: Rl.-Nr. 1895/79
einem Vollbild zusammengesetzt werden.
5· Verfahren nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verwendung von Festkörper-Bildsensoren nach dein bildorganisierten Prinzip zunächst alle
Zeilen einmalig und jede dritte Sensorzeile nochmals für das erste Halbbild, danach alle Zeilen
wiederholt und jede dritte Sensorzeile nochmals für das zweite Halbbild ausgelesen werden, welche
dann verschachtelt zu einem Vollbild zusammengesetzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Verringerung «les Verkämmungsfehlers von jeder
erstmals ausgelesenen Zeile (mit Videoinformation) und der vorangehenden erstmals ausgelesenen
Zeile (mit Videoinformation) mit Ausnahme der jeweils
auf die dritte Sensorzeile folgenden Zeile (mit Videoinformation) der arithmetische Mittelwert
gebildet wird.
7. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ausgang der Festkörper-Bildsensoren (1) einerseits über zwei in Reihe geschaltete Zeilenverzögerungsleitungen
(4-, 6) an den einen Eingang einer Schaltung (7) zur Bildung des arithmetischen Mittelwertes
und andererseits direkt an den anderen Eingang dieser Schaltung (7) angeschlossen ist, und
daß die Ausgänge der Festkörper-Bildsensoren, jeder Verzögerungsleitung sowie der Schaltung zur
Bildung des arithmetischen Mittelwertes an je einen Eingang (a, b, c, d) eines Multiplexers (8)
angeschlossen sind, an dessen Ausgang (e) das (zusammengesetzte) Videosignal nach der 625-Zeilennorm
abnehmbar ist.
8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
:..:.:- 3·-: "Γ ' - ;;: IU.-Nr. 1895/79
daß zur Störsignalkompensation zwischen Ausgang
der Festkörper-Bildsensoren (1) und Eingang der ersten Zeilenverzögerungsleitung (4) eine Subtrahierstufe
(3) angeordnet ist, dessen negativer Eingang mit dem Ausgang; der ersten Zeilenverzögerungsleitting
(4-) über einen Schalter (9) verbindbar ist.
9. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ausgang der Festkörper-Bildsensoren (1) an je einen A/D-Vandler (11) angeschlossen ist, daß zwei
Zeilenspeicher (17, 18) zur Speicherung je einer Videosignalzeile vorgesehen sind, daß die Ausgänge
der A/D-Vandler (11) über je eine Tri-State-Schaltstufe
(13, 14) mit ,ie einem Zeilenspeicher (17>18)
verbunden sind, daß die Ausgänge der Zeilenspeicher (17, 18) einerseits über eine Schaltung (22) zur
Bildung des arithmetischen Mittelwertes und andererseits direkt an einen Multiplexer (21) angeschlossen
sind, und daß der Ausgang (i) des Multiplexers (21) mit einem D/A-Wandler verbunden ist,'
an dessen Ausgang das Videosignal nach der 625-Zeilennorm abnehmbar ist.
10. Schaltung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet,
daß zur Störsignalkompensation ein weiterer Zeilenspeicher (16) für das Störsignal einer Zeile vorgesehen
ist, welcher ebenfalls mit dem Ausgang des A/D-Wandler (11) über eine Tri-State-Schaltstufe
(12) verbunden ist, daß der Ausgang des weiteren Zeilenspeichers (16) über einen weiteren D/A-Wandler
(19) an den negativen Eingang einer zwischen Pestkörper-Bildsensoren (1) und A/D-Wandler (11)
angeordneten Subtrahierstufe (3) angeschlossen ist.
0300437002«
:.Λ- Λ" - Y ' : ;;- Rl.-Nr. 1895/79
11. Mit dem Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 betriebene Festkörper-Bildsensoren, dadurch gekennzeichnet,
daß die Festkörper-Bildsensoren für die Aufnahme der Färbinformation in einer Farbfernsehkamera
vorgesehen sind.
030043/002*
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Date | Code | Title | Description |
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8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |