DE3321911A1

DE3321911A1 - Bildinformations-ausgabegeraet

Info

Publication number: DE3321911A1
Application number: DE19833321911
Authority: DE
Inventors: Masakazu Yokohama Hayashi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-06-18
Filing date: 1983-06-16
Publication date: 1983-12-29
Also published as: GB2122338A; US4554580A; JPS6243635B2; DE3321911C2; JPS58221578A; GB8316360D0; GB2122338B

Description

JOZlJI I

Die Erfindung betrifft ein Bildinformations-Ausgabegeät, speziell ein Bildinformations-Ausqabeqerät, welches so ausqelegt ist, daß Helliqkeitsdaten einer spezifischen Zone eines aufqenommenen Bildes abqegeben werden, um diese diesem ausqenommenen oder abqetasteten Bild zu überlagern.

Auf dem Gebiet von Bildinformations-Ausgabegeräten wurde vor nicht langer Zeit ein Videomeßsystem entwickelt. Dieses Videomeßsystem wird dazu verwendet, um eine einzelne vertikale Helligkeitslinie oder -Zeile an einer gegebenen Stelle an einem Bildschirm festzusetzen und um Bilddaten auf der vertikalen Helligkeitszeile aufzunehmen, so daß dadurch die Breite oder Dunkelheit und die Helligkeit der Fläche eines Gegen-Standes, der fotografiert werden soll, gemessen wird. Diese herkömmlichen Video-Meßsysteme sind jedoch so konstruiert, daß die Bilddaten hinsichtlich einer einzigen vertikalen Zeile aufgenommen werden. Wenn daher eine Videokamera fehlerhaft ist und beispielsweise Geräuschkomponenten in die Bildinformation eingemischt werden, so werden die Bilddaten eines Bildabschnitts, der diesen Geräuschkomponenten entspricht, in das Bild mit eingemischt; es treten damit aber Fehler in der Signalverarbeitung auf und es kann auch keine genaue Messung vorgenommen werden.

Um mit diesen Problemen fertig zu werden , wird die Lage der vertikalen Zeile schrittweise in horizontaler Richtung verschoben und es werden dann Helligkeitsdaten an mehreren vertikal verlaufenden Stellen gewonnen und es

332

wird ein Mittelwert dieser Daten bestimmt und swar beispielsweise mit Hilfe eines Datenprosessors, der die Möglichkeit bietet, diesen Wert an einem Monitor darzustellen. Dort jedoch, wo derartige Gegenmaßnahmen getroffen werden, wird ein Mikroprozessor und ein Speicher mit großer Speicherkapazität gefordert, um die Daten zu verarbeiten, die den mehreren vertikalen Positionen entsprechen, was dann schließlich zu einem IQ umfangreichen und komplizierten Video-Meßgerät führt, aber auch zu erhöhten Herstellungskosten führt-

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bildinformations-Ausgabegerät der eingangs definierten 5 Art zu schaffen, bei dem die Wirksamkeit von Störkomponenten reduziert wird, welches einen einfachen Schaltungsaufbau besitzt und welches die Möglichkeit bietet Bild-Meßinformationen mit hoher Qualität zu erhalten»

2Q Nach der vorliegenden Erfindung \^erden wenigstens zwei vertikale Zeilen oder Linien auf einem Bildschirm festgelegt, es werden dann Bildinformations-Komponenten der Bildzone zwischen diesen vertikalen Zeilen integriert und zwar für jede horizontale Zeile, es wird ferner der integrierte Wert mit einem horizontalen Abtastsignal (Sägezahnsignal) verglichen und wird dadurch in ein Positionssignal auf einer horizontalen Abtastzeile umgewandelt. Das auf diese Weise erhaltene umgewandelte Signal wird dazu verwendet, die Dunkel-

3Q hext und die Helligkeit der Fläche eines Gegenstandes, der fotografiert werden soll, in Form von Zeilendaten zu messen, die einer Zeile senkrecht zur horizontalen Zeile eines Bildschirms entsprechen.

i el i I

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Bildinformations-Ausgabegerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel mit Merkmalen nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Schaltung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Darstellung einer Läuferzeile (cursor line) und einer gemessenen Zeile;

Fig. 4 eine Anzeigefläche eines Monitors; und

Fig. 5 ein Zeitdiagramm eines vertikalen Synchronisiersignals und eines gemessenen Zeilenbild-

Signals.

Gemäß Fig. 1 ist ein Bildsignal-Ausgabeanschluß einer Betriebsfernsehkamera (ITV) 11 mit dem Eingangsanschluß eines Mischers 14 über einen Verstärker 13 in einer Bildsignal-Verarbeitungsschaltung 12 verbunden. Der vertikale und horizontale Synchronisiersignal-Ausgangsanschluß eines Synchronisiersignalgenerators 15 sind mit dem vertikalen und horizontalen Synchronisiersignal-Eingangsanschluß der Betriebs-Fernsehkamera verbunden. Der Horizontal-Synchronisiersignalausgangsanschluß des Generators 15 ist mit dem Synchronisiersignal-Eingangsanschluß eines Sägezahnsignalgenerators 16 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Sägezahnsignalgenerators 16 ist mit den jeweiligen Eingangsanschlüssen von Vergleichsstufen 17 und 18 verbunden. Die Horizontal-

Synchronisierimpuls-Äusgangsanschlüsse des Synchronisier signalgenerators 15 sind mit den Steuer-Eingangsanschlüssen eines Integrators 19 und einer Probeentnahme- und Speicherschaltung 20 verbunden« Der Ausgangsanschluß des Verstärkers 13 ist mit dem Eingangsanschluß des Integrators 19 verbunden. Ein Bereichssignalgenerator 21 ist ebenfalls mit diesem Integrator 19 verbunden« Der Ausgangsanschluß des Integrators 19 ist mit dem Eingangsanschluß der Probeentnahme- und Speicherschaltung 20 verbunden» Der Ausgangsanschluß der Probeentnahmeund Speicherschaltung 20 ist mit einem anderen Eingangsanschluß der Vergleichsstufe 18 verbunden» Die Bezugs-Eingangsanschlüsse der Vergleichsstufe 17 sind mit einer Potentiometerschaltung 22 verbunden, i-rährend die ÄUsgangsanschlüsse derselben mit einem Mischer verbunden sind und ebenso mit dem Bereichssignalgenerator 21, Die Bezugs-Eingangsanschlüsse der Vergleichsstufe 17 sind mit einer zentralen Recheneinheit (CPU) verbunden.

Der Mischer 14, die Vergleichsstufe 18 und die Probeentnahme- und Speicherschaltung 20 bilden einen Helligkeitsdaten-Ausgabeabschnitt 24» Die Vergleichsstufe 17 und die Potentiometerschaltung 22 bilden einen Positions-Spezifizierabschnitt 25* Der Ausgangsanschluß des Mischers 14 und derjenige des Helligkeitsdaten-Ausgabeabschnitts 24 sind mit einer Monitorvorrichtung bzw= Fernsehvorrichtung 26 verbunden»

Die Operation der zuvor erläuterten Schaltung soll nun im folgenden in Verbindung mit dem Zeitdiagramm der Fig. 2 erläutert werden.

Wenn die Stromversorgungsquelle eingeschaltet wird, und ein Startschalter betätigt wird, überträgt der Synchroni

siersignalgenerator 15 das vertikale und das horizontale Synchronisiersignal zur ITV-Kamera 11. Wenn zu diesem Zeitpunkt ein tatsächliches Bild mit einem zu prüfenden Objekt, beispielsweise einem Gegenstand, dessen Breite gemessen werden soll, durch die ITV-Kamera 11 fotografiert werden soll, erzeugt die Kamera 11 ein Bildsignal VS. Das Bildsignal VS wird durch den Verstärker 13 verstärkt und gelangt dann zum Mischer 14 und zum Integrator 19.

Der Sägezahnsignalgenerator 16 erzeugt ein Sägezahnsignal SV in Synchronisation mit dem horizontalen Synchronisiersignal HD. Dieses Sägezahnsignal SV gelangt zu den Vergleichsstufen 17 und 18. Die Vergleichsstufe 17 vergleicht das Sägezahnsignal SV mit den Läuferpositions-Bezeichnungsspannungssignalen V1, V2 und erzeugt Läufer oder Zeiger (cursor) Bezeichnungsimpulse C1 und C2, wenn die Spannung der zuvor genannten Signale gleich groß wird. Wenn die Läufer-Bezeichnungssignale C1 und C2 dem Bereichssignalgenerator 21 zugeführt werden, so erzeugt dieser Generator 21 ein Impulssignal WP mit einer Impulsbreite, die einer Periode zwischen den Impulsen C1 und C2 entspricht. Wenn das Impulssignal WP zum Integrator 19 gelangt, so integriert der Integrator 19 das Bildsignal VS während der Periode, die der Impulsbreite des Impulssignals WP entspricht und erzeugt ein Integrationssignal IS. Der Integrator 19 wird dann durch einen Synchronisierimpuls HDP zurückgestellt. Der Synchronisierimpuls HDP wird abhängig von der Hinterflanke des Synchronisiersignals HD erzeugt. Demgegenüber wird ein Synchronisierimpuls HDN abhängig von der Vorderflanke des Synchronisiersignals HD erzeugt.

Wenn die Integrationsausgangsgröße IS des Integrators 19 zur Probeentnahme- und Speicherschaltung 20 gelangt,

so entnimmt diese Schaltung eine Probe und speichert das Integrationsausgangssignal IS in -Abhängigkeit von dem Synchronisierimpuls HDN bis sum Beginn der nächsten horizontalen Äbtastperiode und erzeugt ein Probeentnahme- und Speichersignal SIS» Die Signalpegel Sn=1⁸ , Sn⁸ und Sn-S-1 ^D des Probeentnahme- und Speichersignals SIS entsprechen jeweils den Pegeln, die dadurch erzeugt werden, indem die Signalpegel Sn=1, Sn und Sn-H der Inte= gratxonsausgangsgröße IS auf eine spezifische Spannung reduziert wird= Wenn das Ausgangssignal SIS der Probeentnahme- und Speicherschaltung 20 zur Vergleichsstufe 18 gelangt, so wird dieses Signal SIS mit dem Sägezahnsignal SV in der Vergleichsstufe 18 verglichene Wenn der Pegel des Sägezahnsignals SV gleich xtfird demjenigen des Signals SIS, so erzeugt die Vergleichsstufe 18 ein Impulssignal Bo

Die Signale B, C1 und C2 gelangen zum Mischer 14 und werden mit dem Bildsignal VS verbunden= Der Mischer 14 erzeugt ein Ausgangssignal MVS, welches zur Monitorvorrichtung bzw. Fernsehvorrichtung 26 gelangt» Gemäß Fig. 3 werden in diesem Fa¹I die schwarzen Punkte ID _p KDI und KD2 , die den Impulsen B, C1 und C2 entsprechen, auf einer horizontalen Abtastzeile dargestellt= Wenn das Sägezahnsignal SV , welches dor nächsten horizontalen Abtastzeile entspricht, zu den Vergleichsstufen 17 und 18 gelangt, werden diese schwarzen Punkte ID, KD1 und KD2 auf dieser nächsten horizontalen Abtastzeile wiedergegeben bzw» dargestellt» Wenn die Vorrichtung • 26 aus einem Kopplungssystem (Schnittstellensystem) besteht, werden die schwarzen Punkte auf jeder zweiten horizontalen Äbtastzeile dargestellt und es werden auch die vertikalen Läufergeilen KL1 und KL2 und eine ge=· messene Zeile IL, die dem integrierten Wert der Heilig-

66 L

keitsdaten entspricht, welche die Helligkeit der Zone zwischen den Zeilen KL1 und KL2 wiedergeben, ebenso dargestellt, wie dies in Fig. 4 veranschaulicht ist. Wenn die Läuferzeilen KL1 und KL2 an der Vorrichtung 26 betrachtet werden und wenn gewünscht wird, deren Positionen zu ändern, so werden die Potentiometer P1 und P2 der Potentiometerschaltung 22 eingestellt. Auf diese Weise lassen sich die Läuferpositions-Bezeichnungsspannungen V1 und V2 verändern und es lassen sich die Zeilen KL1 und KL2 jeweils in eine gewünschte Position bewegen.

Die Differenz zwischen den Spannungen V1 und V2 entspricht einem Abstand zwischen den Läuferzeilen KL1 und KL2. Der Integrator 19 integriert die Helligkeitsdaten und der durch diese Integration erhaltene Wert wird also die gemessene Zeile IL auf dem Anzeigeschirm bzw. Bildschirm dargestellt. Selbst dann, wenn ein Bild mit Stör- oder Rauschkomponenten zwischen die Zeilen KL1 und KL2 gemischt wird, beeinflussen die Stör- oder Rauschkomponenten nicht merklich den Wert der Ausgangsgröße des Integrators 19. Es wird daher die gemessene Zeile IL in Form einer Zeile dargestellt, die im wesentlichen durch Rauscheinflüsse oder Störeinflüsse unbeeinflußt ist.

Wenn die Daten der gemessenen Zeile IL, d.h. das Ausgangssignal SIS der Schaltung 20 zum CPU 23 gelangt, berechnet der CPU 23 die Breite des Gegenstandes oder Objektes. Bei der Berechnung der Breite des Objektes oder Gegenstandes, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, wird ein Zeilenbild-Meßsignal VSIS binär codiert, welches während der Periode zwischen zwei benachbarten vertikalen Synchronisierimpulsen VD erhalten wird, wobei die Schwellenwertspannung TH als Bezugsgröße ver-

ι ^ ßß-

wendet wird. Die Zeitperiode, die der Breite oder Weite W entspricht, wird durch Zählen von Taktimpulsen gemessen. Die auf diese Weise erhaltene Zählung CNT wird mit einem optischen Koeffizienten k multipliziert= Die Weite oder Breite W ist daher durch die folgende Beziehung gegebens

W = k ° CNT

Die Spannungen V1 und V2 der Potentiometerschaltung gelangen zur zentralen Verarbeitungseinheit CPU 23 . Von diesen Spannungen V1 und V2 bestimmt die CPU 23 die Positionen der Läuferzeilen KL1 und KL2 auf dem Bildschirm. Wenn das Bild·des Gegenstandes sich ent= weder am linken oder rechten Abschnitt des Bildschirmes befindet/ bestimmt die CPU 23 , ob die Läufer- bzw. Ablenkzeilen KL1 und KL2 das Bild des Gegenstandes überlappen oder nicht.

Die Differenz zwischen den Spannungen V1 und V2 entspricht der Verstärkung des Signals VSIS. Demzufolge wird die Schwellenwertspannung TH entsprechend der Differenz zwischen den Spannungen V1 und V2 geändert, so daß dadurch das Verhältnis der Spannung TH zum Signal bzw. Spannung VSIS konstant gehalten wird» Da dieses Verhältnis konstant bleibt kann die Breite oder Weite des Gegenstandes oder Objektes sehr genau gemessen werden und wird auch nicht durch die Bewegung oder Ver-

QQ Schiebung der Ablenkzeilen KL1 und KL2 am Bildschirm beeinflußt.

Wie zuvor dargelegt wurde, werden die Helligkeitsdaten der Bildzone, die zwischen den zwei vertikalen Ablenkgg zeilen KL1 und KL2 gelegen ist, integriert und der

ο ο L ι α ι ί

resultierende integrierte Wert wird als Meßdaten dargestellt und es bleibt selbst dann, wenn Rausch- oder Störkomponenten in das Bild eingemischt wurden, das Meßergebnis bzw. die gemessenen Daten durch diese Störkomponenten unbeeinflußt mit dem Ergebnis, daß Meßdaten hoher Qualität erhalten werden. Darüber hinaus kann die Signalverarbeitung in einer Zeitperiode ausgeführt werden, die im wesentlichen gleich ist mit derjenigen, die für die Abtastung der ITV-Kamera erforderlich ist, so daß die Verwendung des Gerätes sehr vorteilhaft wird. Da ferner im Sinne der vorliegenden Erfindung die Integration und die Signalerzeugung mit Hilfe von relativ einfach aufgebauten Schaltungen durchgeführt werden kann, wird das sich dabei ergebende Bildanzeige-Steuergerät nicht nur sehr viel einfacher hinsichtlich seiner Konstruktion als bekannte derartige Geräte, sondern auch kleiner und billiger bei der Herstellung.

Bei dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel werden die vertikalen Ablenk- oder Läuferzeilen KL1 und KL2 und die Meßdatenzeile IL als schwarze Zeilen wiedergegeben. Diese Zeilen können jedoch ebensogut als weiße Zeilen wiedergegeben werden. In diesem Fall werden positive Impulse mit dem Bildsignal als die Impulse B, C1 und C2 verbunden. Ferner können auch die vertikalen Ablenkzeilen KL1 und KL2 als schwarze Zeilen dargestellt werden, während die Meßdatenzeile IL als weiße Zeile bzw. hell leuchtende Zeile wiedergegeben werden kann. Wenn die Darstellung auf diese Weise vorgenommen wird, so wird es einfacher optisch die Daten zu unterscheiden. Dort, wo jedoch eine visuelle Datenerkennung nicht erforderlich ist, kann irgendeiner der Impulse B, C1 und C2 aus dem Bildsignal ausgeschlossen werden.

Darüber hinaus ist die Aufnahme oder Fotografiervorrichtung auch nicht auf eine ITV-Kamera beschränkt, sondern kann beispielsweise auch aus einer Fühlereinrichtung oder Abtasteinrichtung bestehen,'bei welcher ein zweidimensionales Festkörper-Bildaufnahmeelexnent zur Anwendung gelangt. Es sind für den Fachmann auch eine Reihe von Abwandlungen und Änderungen hinsichtlich des Abtastsystems als auch hinsichtlich der Konstruktion des Monitors möglich, ohne dadurch jedoch den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen»

Claims

3321 an

Patentansprüche

1· Bildinformations-Ausgabegerät, gekennzeichnet durch folgende Merlanale und Einrichtungen?

Eine Zeilenläufer-Bezeichnungseinrichtung (25) _e die an eine Bildaufnahmeeinrichtung (11) angeschlossen ist, und ein Signal abgibt,, um wenigstens swei vertikale Läufer™ oder Zeigerzeilen (KL1, KL2) hinsichtlich eines Bildes anzuzeigen, welches einem tatsächlichen Bild mit einem Objekt entspricht, und zwar innerhalb eines Beobachtungsfeldes der Bildaufnahmeeinrichtung (11), die ein dem Bild entsprechendes Bildsignal erzeugtj

eine Integrationseinrichtung (19), die an die Zeilenläufer-Bezeichnungseinrichtung (25) angeschlossen ist und die Bildsignalkomponenten integriert/, welche einer Zone zwischen den vertikalen Läuferzeilen entsprechen, die durch die Zeilenläufer-Bezeichnungseinrichtung (25) angegeben i^erden, und die ein Integrationssignal abgibt? und
einen Bildsignal-Ausgabeabschnitt (24) „ der an die Integrationseinrichtung (19) und die Bildaufnahmeeinrichtung (11) angeschlossen ist und Mittel (18„ 20) enthält, um das Integrationssignal in ein Zeilenbild-Meßsignal umzuwandeln, und die eine Mischeinrichtung (14)--enthält, um das Zeilenbild-Meßsignal und das Bildsignal zu mischen _f derart, daß eine gemessene Zeile, die dem Zeilenbild-Meßsignal entspricht^ dem Bildsignal überlagert
2. Bildinformations-Ausgabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (15) zum Erzeugen von vertikalen und horizontalen Synchronisier-Signalen vorgesehen sind, um die Bildaufnahmeeinrichtung und eine Einrichtung (16) zum Erzeugen eines Sägezahnsignals, welches mit dem horizontalen Synchronisationssignal synchronisiert ist, vertikal und horizontal zu synchronisieren, und daß weiter die Zeilenläufer-Bezeichnungseinrichtunq (25) Mittel (22) enthält, um ein Signal mit wenigstens zwei Signalpegeln abzugeben, welche den Läuferzeilen entsprechen, und eine Einrichtung (17) enthält, um die zwei Pegel des Ausgangssignals der Signalpegel-Ausgabeeinrichtung , mit dem sich ändernden Pegel des Sägezahnsignals zu vergleichen und um aufeinanderfolgend das erste Zeilenläufer-Bezeichnungssignal und das zweite Zeilenläufer-Bezeichnungssignal zur Integrationseinrichtung (19) abzugeben.
3. Bildinformations-Ausgabegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalpegel-Ausgabeeinrichtung eine Potentiometerschaltung (22) umfaßt, die ein Paar von Potentiometern (P1, P2) enthält.
4. Bildinformations-Ausgabegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Zeilenläufer-Bezeichnungssignal-Ausgabeeinrichtung (25) mit der Mischeinrichtung (14) verbunden ist, um das erste Zeilenläufer-Bezeichnungssignal und das zweite Zeilenläufer-Bezeichnungssignal dem Bildsignal zu überlagern und um diese über eine Anzeigeeinrichtung (26) darzustellen.
5. Bildinformations-Ausgabegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Integriereinrichtung (19) das Bildsignal während einer Periode integriert,, in welcher das erste und das zweite Zeilenläufer-Bezeichnungssignal erzeugt x^erden,,
6. Bildinformations-Ausgabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _e daß Mittel (15) zum Erzeugen von vertikalen und horizontalen Synchronisiersignalen für eine vertikale und horizontale Synchronisation der Bildaufnahmeeinrichtung und der Einrichtung (16) zum Erzeugen eines Sägezahnsignals, welches mit dem horizontalen Synchronisiersignal synchronisiert ist, vorgesehen sind„ und daß die Signalumwandlungseinrichtung Speichermittel (20) enthält,, um das Integrationssignal der Integriereinrichtung (19) während einer horizontalen Äbtastperiode zu speichern„ und daß Mittel (18) vorgesehen sind; um den Pegel des gespeicherten Signals der Speichereinrichtung mit dem sich ändernden Pegel des Sägezahnsignals zu vergleichen und das Bildzeilen-Meßsignal auszugeben.
7. Bildinformations-Äusgabegerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Inteqriereinrichtunq (19) mit einer Einrichtunq (23) zur Berechnung der Größe eines Gegenstandes in einem tatsächlichen Bild aus dem Integrationssignal verbunden ist»