RU2452026C1 - Image digitisation method and apparatus for realising said method - Google Patents
Image digitisation method and apparatus for realising said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2452026C1 RU2452026C1 RU2011124085/08A RU2011124085A RU2452026C1 RU 2452026 C1 RU2452026 C1 RU 2452026C1 RU 2011124085/08 A RU2011124085/08 A RU 2011124085/08A RU 2011124085 A RU2011124085 A RU 2011124085A RU 2452026 C1 RU2452026 C1 RU 2452026C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outputs
- frame
- registers
- inputs
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии оцифровывания изображения кадра и может быть использовано для получения цифровых изображений кадров в цифровых видеокамерах и фотоаппаратах.The invention relates to a technology for digitizing a frame image and can be used to obtain digital frame images in digital video cameras and cameras.
Прототипом способа является матричный способ формирования оцифровываемых изображений [1, с.816], применяемый в устройствах оцифровывания изображений, реализуемых в светочувствительных приемниках изображений двух типов: приборов с зарядовой связью /ПЗС/ и в приборах с зарядовой инжекцией /ПЗИ/ [1, с.830-832]. Способ получения оцифрованного изображения состоит в последовательно выполняемых операциях: накопление фотогенерированных зарядов, пропорциональных освещенности проецируемого изображения [1, с.831-832], считывание зарядов пикселов ядра последовательно по строкам с матричного приемника изображения, оцифровывание изображения кадра последовательно по зарядам пикселов аналого-цифровым преобразователем /АЦП/ в двоичные коды и окончательное оформление цифрового кадра в цифровом процессоре кадра.The prototype of the method is a matrix method for generating digitized images [1, p. 816], used in image digitizing devices implemented in two types of photosensitive image receivers: charge-coupled devices / CCD / and charge-injected devices / PZI / [1, p .830-832]. A method of obtaining a digitized image consists of sequentially performed operations: the accumulation of photogenerated charges proportional to the illumination of the projected image [1, p. converter / ADC / into binary codes and the final design of a digital frame in a digital frame processor.
Недостатки способа-прототипа:The disadvantages of the prototype method:
- зависимость величины заряда пиксела от длительности кадра и размера самого пиксела, увеличение частоты кадров снижает величины зарядов фотодатчиков, следовательно, и глубину цвета, ограничиваемую 24 битами /по восемь бит каждого цвета R, G, B/.- the dependence of the magnitude of the pixel charge on the duration of the frame and the size of the pixel itself, an increase in the frame rate reduces the charges of the photosensors, and therefore, the color depth limited by 24 bits / eight bits of each color R, G, B /.
- процесс оцифровывания кадра идет последовательно: считывание последовательно зарядов пикселов, последовательное их аналого-цифровое преобразование, формирование цифрового кадра в цифровом процессоре кадра.- the process of digitizing a frame is sequential: reading sequentially the charges of pixels, their sequential analog-to-digital conversion, the formation of a digital frame in a digital frame processor.
Прототипом устройства принят матричный приемник изображения, включающий объектив и матричный фоточувствительный прибор с зарядовой инжекцией /ПЗИ/ [1, с.832], каждый элемент матрицы которого из двух МОП-емкостей, из которых одна присоединена к горизонтальной шине, вторая - к вертикальной шине. Накопленные пикселами заряды считываются построчно и с выхода матрицы поступают в устройство аналого-цифрового преобразования /АЦП/, последовательно преобразующее аналоговые сигналы пикселов в коды. Матрица ПЗИ включает для считывания схему генерации вертикальных считывающих импульсов и схему генерации горизонтальных считывающих импульсов. Каждый элемент матрицы преобразует интенсивность поступающего в него света в напряжение, пропорциональное интенсивности света, с выхода матрицы сигналы последовательно поступают в АЦП, преобразующий их в коды, поступающие в процессор цифрового кадра, который формирует окончательное оцифровывание кадра. Процесс оцифровывания идет по цепочке: элемент матрицы - АЦП - процессор цифрового кадра. Недостатками прототипа являются те же, что перечислены выше, к ним добавляется нарушение цветового баланса относительно света, освещающего объект съемки, из-за расположения фотодатчика на трех уровнях глубины кремния в ПЗИ, снижающего величины зарядов на разных глубинах.The prototype of the device adopted a matrix image detector, including a lens and a matrix photosensitive device with charge injection / PZI / [1, p. 832], each matrix element of which is of two MOS capacitors, one of which is connected to a horizontal bus, the second to a vertical bus . Charges accumulated by pixels are read out line by line, and from the matrix output they are transferred to an analog-to-digital conversion device (ADC), which sequentially converts analog pixel signals into codes. The FDI matrix includes, for reading, a vertical reading pulse generating circuit and a horizontal reading pulse generating circuit. Each element of the matrix converts the intensity of the light entering it into a voltage proportional to the light intensity; from the output of the matrix, the signals are sequentially fed to the ADC, converting them into codes supplied to the processor of the digital frame, which forms the final digitization of the frame. The process of digitization goes along the chain: matrix element - ADC - digital frame processor. The disadvantages of the prototype are the same as listed above, they are added to the violation of the color balance relative to the light illuminating the subject, due to the location of the photosensor at three levels of silicon depth in the FDI, which reduces the magnitude of the charges at different depths.
Цель изобретения - оцифровывание кадра параллельным и синхронным преобразованием в коды непосредственно световых излучений от объекта съемки, поступающие на все элементы матрицы, сведение процесса оцифровывания изображения в одно преобразование “облучение матрицы - оцифрованный кадр”.The purpose of the invention is the digitization of the frame by parallel and synchronous conversion into codes directly of light emissions from the subject, arriving at all the elements of the matrix, converting the process of digitizing the image into one transformation “matrix irradiation - digitized frame”.
Техническими результатами являются: оцифровывание изображения кадра со скоростью распространения света, сокращение цепочки оцифровывания до одного преобразования во всех элементах матрицы “яркость излучения - код” и увеличение глубины цвета свыше 24 бит.Technical results are: digitizing the image of the frame with the speed of light propagation, reducing the digitization chain to one conversion in all elements of the matrix “radiation brightness - code” and increasing the color depth over 24 bits.
Заявляемый способ оцифровывания изображения состоит в выполнении процесса “облучение матрицы - оцифрованный кадр” параллельным и синхронным получением кодов всех элементов матрицы преобразователями “яркость излучения - код”, объединенными в триады по числу основных цветов R, G, B. Оцифрованное изображение кадра не требует доработок в цифровом процессоре, входные условия для всех элементов матрицы идентичные, что обеспечивает полный цветовой баланс цветов изображения кадра относительно света, облучающего объект съемки.The inventive method of digitizing an image consists in performing the “matrix irradiation - digitized frame” process by parallel and synchronously obtaining the codes of all matrix elements by “radiation brightness - code” converters combined in triads according to the number of primary colors R, G, B. The digitized image of the frame does not require modifications in a digital processor, the input conditions for all matrix elements are identical, which provides a full color balance of the colors of the image frame relative to the light irradiating the subject.
Сущность заявляемого способа состоит в получении оцифрованного изображения кадра на выходах самой матрицы приемника изображения.The essence of the proposed method is to obtain a digitized image frame at the outputs of the matrix of the image receiver.
Сущность заявляемого устройства оцифровывания изображения, содержащего объектив и матрицу приемника изображения, в том, что каждый элемент матрицы включает по числу основных цветов /R, G, B/ три преобразователя “яркость излучения - код” и в устройство введены первый-третий блоки ключей, ключей в которых по числу разрешения кадра, и первый-третий блоки регистров, регистров в которых также по числу разрешения кадра.The essence of the claimed device for digitizing an image containing a lens and an image pickup matrix is that each matrix element includes three “brightness of radiation - code” converters according to the number of primary colors / R, G, B / and the first or third key blocks are inserted into the device, keys in which by the number of frame resolutions, and the first or third blocks of registers, registers in which also by the number of frame resolutions.
Устройство 1 оцифровывания кадра на фиг.1 содержит объектив 2, приемник 3 изображения, являющийся датчиком сигналов трех цветов R, G, B, приемная сторона которого расположена в фокальной плоскости объектива 2, и содержит матрицу элементов числом 106 соответственно разрешения кадра 1000 строк × 1000 отчетов в строке, три группы /по числу цветов/ выходов с первого по 10×106 которых подключены к входам с первого по 107 соответственно блоков 4, 5, 6 ключей, выходы 1-107 с которых подключены к входам 1-107 соответственно блоков 7, 8, 9 регистров, и генератор 10 управляющих сигналов, выдающий с первого выхода импульсы частоты кадров Uк, подключенный параллельно к сигнальным входам ключей в блоках 4-6 ключей, со второго выхода выдающий импульсы частоты дискретизации Uд кодов, подключенный ко вторым управляющим входам блоков 7/-9 регистров, с третьего выхода выдающий импульсы частоты кадров с периодом длительности кадра на первые управляющие входы Uот ключей 19 в блоках 7, 8, 9 регистров /фиг.5/, выходы которых являются выходами устройства 1 оцифровывания кадра. Матрица приемника 3 изображения состоит из 106 элементов /1000×1000/. Изображение проецируется объективом 2 на приемную поверхность приемника 3 изображения. Каждый элемент матрицы представлен /фиг.3/ триадой из трех преобразователей “яркость излучения - код” /фиг.4/: левый нижний преобразователь принимает красное R излучение /фиг.3/, верхний преобразователь принимает зеленое G излучение, правый нижний принимает излучение синего В цвета. Преобразователи “яркость излучения - код” выполнены идентично /фиг.4/, каждый включает непрозрачный корпус 11 формой прямоугольного параллелепипеда из изоляционного материала, во входном /переднем/ торце корпуса расположен цветной светофильтр 12 одного из основных цветов R, G, B, за цветным светофильтром в непрозрачной перегородке 13 закреплен микрообъектив 14, по оптической оси которого под углом 45° к ней последовательно и на соответствующем расстоянии друг от друга размещены и жестко закреплены по числу разрядов в коде с первого по десятый полупрозрачные микрозеркала 15. На стороне корпуса 11, к которой повернуты микрозеркала 151-10, расположены десять соответствующих фотоприемников 161-10, принимающие отраженное полупрозрачными микрозеркалами 15 излучение и выдающие электрические сигналы на управляющие входы Uот ключей 17 в блоках 4-6 ключей. Световой поток после цветного светофильтра 12 поступает в микрообъектив, направляющий облучение по своей оси на центры полупрозрачных зеркал 151-10. Принцип преобразователя “яркость излучения - код” в том, что каждое впереди расположенное микрозеркало 15 пропускает на следующее за ним поток света, ослабленный в два раза, что соответствует принципу двоичного кода. В полупрозрачных микрозеркалах 15 имеются светоделительные покрытия, выполняющие отношение отраженного излучения к пропущенному как 1:0,5 [2, с.223]. Техническим результатом преобразователя является получение кода входного потока освещения /непрерывного или импульсного/ со скоростью распространения света. Двоичные коды представляются с преобразователей последовательностью сигналов единиц в разрядах кодов, соответствующих микрозеркалам, через которые поток света прошел, в разрядах через микрозеркала которых свет не прошел, будут нули, например код 0001111111: излучение прошло через микрозеркала 151-7, и свет не прошел через микрозеркала 158-10, старшему разряду кода соответствует полупрозрачное зеркало 1510, младшему разряду соответствует микрозеркало 151, старшему разряду кода соответствует фотоприемник 161, и младшему разряду кода - фотоприемник 1610. Для получения в разрядах кодов импульсов с заранее заданными параметрами сигналы с фотоприемников 16 подменяются импульсами с нужными параметрами по амплитуде и длительности применением ключей числом 107 соответственно разрешения кадра и числа разрядов в коде. Каждый преобразователь “яркость излучения - код” обслуживается десятью ключами 171-10 /фиг.4/. Ключей в блоках 4-6 по 107. Сигнал с фотоприемника открывает свой ключ, через который с сигнального входа проходит импульс с нужными параметрами по амплитуде и длительности с первого выхода блока 10. За кадр через ключ проходит один импульс. Частота кадров задается генератором 10 управляющих сигналов. При выполнении генератора 10 нужно предусмотреть выдачу разных частот кадров от 25 Гц до 10 кГц, а длительность импульса при разных частотах должна быть одна, которая бы удовлетворяла все частоты, т.е. 100 мкс. Форматы кадра в приемнике 3 изображения могут быть различны по размерам, от формата кадра зависят размеры элементов матрицы: при формате кадра 36×36 мм и разрешении 1000×1000 размеры одного элемента матрицы /триады преобразователей/ составят 36×36 мкм //, поперечные размеры корпуса преобразователя должны быть 18×18 мкм /фиг.3/. Изготовление триад и преобразователей таких размеров возможно с привлечением к этому нанотехнологии. Расположение триад в строках приемника 3 изображения приведено на фиг.2. Коды в параллельном виде синхронно с выходов ключей блоков 4-5 поступают в блоки 7-9 регистров /фиг.1/. Блоки регистров выполнены идентично /фиг.5/, каждый содержит десятиразрядные регистры 18 по числу разрешения матрицы 106 и последовательно соединенные ключ 19 и распределитель 20 импульсов. Информационными входами блока регистров являются первый - десятый входы всех регистров 18, всего входов 107, выходами являются поразрядно объединенные первый - десятый выходы всех регистров 18. Первым управляющим входом является первый управляющий Uот вход ключа 19, подключенный к третьему выходу блока 10, вторым управляющим входом является сигнальный вход ключа 19, подключенный к второму выходу Uд блока 10. Ключ 19 открывается передним фронтом импульса частоты кадров на длительность кадра, закрывается задним фронтом импульса частоты кадров. При открытом ключе 19 на вход распределителя 20 импульсов поступают импульсы Uд дискретизации кодов, сигналы с выходов распределителя 20 импульсов являются первыми - 106 сигналами Uвыд кодов последовательно из регистров на воспроизведение изображения или на регистрацию в соответствующее устройство памяти.The
Работа устройства оцифровывания кадраFrame Digitizer Operation
Объектив 2 проецирует изображение объекта съемки на входы элементов матрицы приемника 3 изображения. Преобразователи “яркость излучения - код” выдают синхронно и параллельно десятиразрядные коды в блоки 4-6 ключей. Сигналы кодов открывают ключи в блоках 4-6, через открытые ключи с первого выхода блока 10 проходят импульсы частоты кадров длительностью 100 мкс и становятся импульсами в разрядках кодов. С выходов ключей блоков 4-6 коды кадра поступают синхронно в блоки 7-9 регистров. В результате за 100 мкс осуществлено оцифровывание изображения кадра. С блоков 7-9 регистров коды видеосигналов R, G, B в параллельном виде последовательно выдаются сигналами дискретизации Uд на выход устройства оцифровывания кадра. Частота сигналов дискретизации составляет:The
fд=106×fк=106·fк МГц,f d = 10 6 × f to = 10 6 · f to MHz,
где fк - частота кадров.where f to is the frame rate.
Заявляемый способ представляет новую технологию оцифровывания изображения кадра в цифровых видеокамерах и фотоаппаратах, выполняя параллельное и синхронное преобразование интенсивности облучения элементов матрицы, представленные триадами преобразователей “яркость излучения - код” трех базовых цветов R, G, B, в двоичные коды, сосредотачиваемые за первый период кадра в блоках 7-9 регистров, и начиная со второго кадра десятиразрядные коды поступают на воспроизведение изображения оцифрованного кадра или в устройство памяти. Процесс оцифровывания кадра определяется длительностью одного импульса разряда кода, в описанном варианте 100 мкс.The inventive method represents a new technology for digitizing the image of a frame in digital video cameras and cameras, performing parallel and synchronous conversion of the irradiation intensity of the matrix elements represented by the triad of converters “radiation brightness - code" of the three basic colors R, G, B, in binary codes, focused in the first period frame in blocks of 7-9 registers, and starting from the second frame, ten-digit codes are sent to reproduce the image of the digitized frame or to the memory device. The process of digitizing a frame is determined by the duration of one pulse of the discharge of the code, in the described embodiment, 100 μs.
Источники информацииInformation sources
1. Колесниченко О.В., Шишигин И.В. Аппаратные средства РС. 5-е изд-е, СПб, 2004, с.830-832.1. Kolesnichenko OV, Shishigin I.V. PC hardware. 5th ed., St. Petersburg, 2004, p. 830-832.
2. Б.Н.Бегунов, Н.П.Заказнов. Теория оптических систем. М, 1973, с.223.2. B.N. Begunov, N.P. Zakaznov. Theory of optical systems. M, 1973, p. 233.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011124085/08A RU2452026C1 (en) | 2011-06-14 | 2011-06-14 | Image digitisation method and apparatus for realising said method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011124085/08A RU2452026C1 (en) | 2011-06-14 | 2011-06-14 | Image digitisation method and apparatus for realising said method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2452026C1 true RU2452026C1 (en) | 2012-05-27 |
Family
ID=46231799
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011124085/08A RU2452026C1 (en) | 2011-06-14 | 2011-06-14 | Image digitisation method and apparatus for realising said method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2452026C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2506641C1 (en) * | 2012-08-06 | 2014-02-10 | Борис Иванович Волков | Frame image digitisation apparatus |
RU2535446C1 (en) * | 2014-01-28 | 2014-12-10 | Борис Иванович Волков | Frame image digitisation apparatus |
RU2541101C1 (en) * | 2013-08-06 | 2015-02-10 | Борис Иванович Волков | Frame image digitisation apparatus |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1275495A1 (en) * | 1985-07-22 | 1986-12-07 | Устиновский механический институт | Device for registering information |
EP0701362A2 (en) * | 1994-08-26 | 1996-03-13 | Eastman Kodak Company | Color image reproduction of scenes with color enhancement and preferential tone mapping |
US5715021A (en) * | 1993-02-03 | 1998-02-03 | Nitor | Methods and apparatus for image projection |
RU2125765C1 (en) * | 1994-02-23 | 1999-01-27 | Рикох Компани, ЛТД, | Symbol compression method and device, statistical coder (options) |
RU2256210C2 (en) * | 2003-05-20 | 2005-07-10 | Курский государственный технический университет | Device for inputting image into personal computer |
RU2331919C2 (en) * | 2006-03-21 | 2008-08-20 | Алексей Евгеньевич Субботин | Projector encoding |
-
2011
- 2011-06-14 RU RU2011124085/08A patent/RU2452026C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1275495A1 (en) * | 1985-07-22 | 1986-12-07 | Устиновский механический институт | Device for registering information |
US5715021A (en) * | 1993-02-03 | 1998-02-03 | Nitor | Methods and apparatus for image projection |
RU2125765C1 (en) * | 1994-02-23 | 1999-01-27 | Рикох Компани, ЛТД, | Symbol compression method and device, statistical coder (options) |
EP0701362A2 (en) * | 1994-08-26 | 1996-03-13 | Eastman Kodak Company | Color image reproduction of scenes with color enhancement and preferential tone mapping |
RU2256210C2 (en) * | 2003-05-20 | 2005-07-10 | Курский государственный технический университет | Device for inputting image into personal computer |
RU2331919C2 (en) * | 2006-03-21 | 2008-08-20 | Алексей Евгеньевич Субботин | Projector encoding |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2506641C1 (en) * | 2012-08-06 | 2014-02-10 | Борис Иванович Волков | Frame image digitisation apparatus |
RU2541101C1 (en) * | 2013-08-06 | 2015-02-10 | Борис Иванович Волков | Frame image digitisation apparatus |
RU2535446C1 (en) * | 2014-01-28 | 2014-12-10 | Борис Иванович Волков | Frame image digitisation apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11240445B2 (en) | Single-chip RGB-D camera | |
RU2452026C1 (en) | Image digitisation method and apparatus for realising said method | |
JP2566694B2 (en) | System for capturing spectral components of an image of interest | |
JP2012204842A (en) | Solid state image pickup device | |
JP6502968B2 (en) | Imaging device and imaging system | |
RU2408899C1 (en) | Device for determining coordinates of light objects | |
USRE40628E1 (en) | Apparatus for reducing exposing time of an image processing system | |
RU2369041C1 (en) | Stereo-television system | |
RU2420025C1 (en) | System of stereophonic television | |
RU2334369C1 (en) | Stereoscopic television system | |
RU2351094C1 (en) | Stereotelevision system | |
RU2641287C1 (en) | Television camera of colour image for panoramic computer scanning | |
JP2006115413A5 (en) | ||
RU133377U1 (en) | THERMAL VISION DEVICE | |
RU2334370C1 (en) | Stereoscopic television system | |
RU2384010C1 (en) | Stereo television system | |
RU2384012C1 (en) | Stereo television system | |
RU2535475C1 (en) | Stereotelevision system | |
RU2368097C1 (en) | Television system | |
RU79002U1 (en) | THERMAL VISION CHANNEL | |
RU2326508C1 (en) | Stereo television system | |
RU2534968C1 (en) | Frame image digitisation apparatus | |
RU2402806C1 (en) | Personal computer | |
RU2358412C1 (en) | Video camera | |
RU2339183C1 (en) | Television system |