DE2450529A1

DE2450529A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung binaerer signale

Info

Publication number: DE2450529A1
Application number: DE19742450529
Authority: DE
Inventors: Piero Dr Ing Zamperoni
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1974-10-24
Filing date: 1974-10-24
Publication date: 1976-04-29
Also published as: GB1518177A; DE2450529B2; AT344258B; FR2290110A1; FR2290110B1; NL7512440A; ATA801975A; CH591793A5; DE2450529C3

Description

Licentia

Patent-Verwaltungs-GmbH

60CX) Prankfurt (Main) 70, Theodor-Stern-Kai 1

Ulm(Donau), 16. Okt. 1974 PT-UL/Sar/ko UL 73/135

"Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung; binärer Signale"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung binärer Signale von einer Faksimilevorlage mittels einer Fernsehkamera und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zur Übertragung einer Faksimilevorlage möchte man in einem Bildtelefonsystem das gleiche Endgerät verwenden, das für die Porträtübertragung verwendet wird und das sendeseitig eine Fernsehkamera enthält. Wird jedoch eine Faksimilevorlage, die nur die Helligkeitsstufen schwarz und weiß enthält, von einer

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• A.

Pernsehkamera abgetastet, so entsteht ein Videosignal, das alle Graustufen enthält. Die Ursachen hierfür sind: a) Die Beleuchtung der Vorlage ist ungleichmäßig. t)) Die Grundfarbe des Papiers ist wegen Flecken, Vergilbung und ähnlichem nicht überall gleich.

c) Die Empfindlichkeit der Aufnahmeröhre und der Optik sind in der Bildmitte größer als am Rande.

d) Durch den Appretureffekt des abtastenden Elektronenstrahls in der Aufnahmeröhre der Kamera werden hohe räumliche Frequenzen nur mit kleinem Kontrast wiedergegeben.

Zur Übertragung dieses Videosignals über einen digitalen Nachrichtenkanal muß das Videosignal in ein Digitalsignal umgewandelt werden. Wird jedoch dieses analoge Videosignal in üblicher Weise umgewandelt, so sind etwa sieben Binärzeichen pro Bildpunkt erforderlich, obwohl der Inhalt der Faksimilevorlage, nämlich helle oder dunkle Bildpunkte, nur ein Binärzeichen pro Bildpunkt erfordern würde.

Zur Umwandlung analoger Bildsignale in ein Binärsignal sind verschiedene Verfahren bekannt (DT-AS 1 437 272 und DT-OS 2 260 022). Diese Verfahren sind ,jedoch für die Anwendung auf Faksiailevorlagen zu aufwendig.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem
Schaltungsaufwand und ohne wesentliche Verschlechterung
der Bildqualität aus dem analogen, von einer Fernsehkamera abgegebenen Videosignal einer Faksimilevorlage ein der
Hell/Dunkel-Information der Vorlage entsprechendes Binärsignal zu erzeugen. Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Es ist nunmehr möglich, auch von einer Fernsehkamera aufgenommene Faksimilevorlagen ohne großen Aufwand und ohne merklichen Bildverlust über einen digitalen Nachrichtenkanal zu übertragen. In vorteilhafter Veise ist lediglich pro Bildpunkt ein Binärzeichen erforderlich, da alle Grauwerte, die keine nützliche Information tragen, aus dem Bildsignal eliminiert werden. Die Erfindung gestattet es, Faksimilevorlagen auch in einem Bildtelefonsystem mit den gleichen Endgeräten mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit durchzuführen.

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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur Λ das analoge Videosignal am Ausgang der Fernseh-

ohne tiefe Raumfrequenzen kamera für eine Zeile/einer Faksimilevorlage und die dieser entsprechenden binären Ausgangssignale.

Figur 2 das analoge Videosignal am Ausgang einer Fernsehkamera für eine dunkle Stelle, die sich über die ganze Zeile erstreckt, mit zugehörigem binären Ausgangssignal.

Figur 3 das Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Figur 1a ist der Signalverlauf der Ausgangsspannung einer Fernsehkamera beim Abtasten einer Faksimilevorlage für eine

die keine tiefen Raumfrequenzen enthält.

Bildzeile dargestellt,/Das Signal besteht aus der Bildinhaltsinformation 1 und aus den Synchron-Austastsignalen 2. Hohe positive Werte des Signals entsprechen beispielsweise den hellen Stellen und niedrige positive Werte den dunklen Stellen der Vorlage.'Wie ersichtlich, enthält das Signal neben der Nutzinformation auch eine unerwünschte Hintergrundinformation, deren Ursachen bereits oben erläutert wurden und die gemäß dem der Erfindung zugrundeliegenden Idee ausgefiltert werden soll.

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Um das Hintergrundsignal zu eliminieren und so die "binären

werden

Signale zu erzeugen, 7 aus dem Ausgangssignal 1 der Fernsehkamera die niederfrequenten Signalteile zur Gewinnung einer ersten dynamischen Schwelle 4 verwendet. Die Differenz

von einem Komparator in ein zwischen Ausgangssignal 1 und dem Schwellensignal 4 wird/

umgewandelt und binäres Signal 5» so wie es Figur 1b zeigt,/übertragen. In Figur 1b stellen somit dunkle Bildteile der Vorlage ein binäres Signal der einen Art, beispielsweise eine logische "1", dar und helle Teile der Bildvorlage ein logisches Signal der anderen Art, beispielsweise eine "0".

Enthält jedoch die Vorlage auf einer Zeile nur dunkle Stellen, so sind das Ausgangssignal der Fernsehkamera und die niederfrequenten Signalteile gleich groß. Um in diesem Fall ein einwandfreies, dem Schwarzpegel entsprechendes binäres Signal der einen Art zu gewinnen, wird für diesen Fall mittels des Zeilensynchronsignals eine zweite Schwelle konstanter Amplitude erzeugt.

Figur 2 zeigt den Fall, daß während einer ganzen Bildzeile die Bildvorlage schwarz ist. Das Ausgangssignal 6 der Fernsehkamera hat nur einen niedrigen positiven Pegel, der jedoch aus den

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oben genannten Gründen nicht konstant ist. Mittels des Zeilensynchronsignals wird nun eine zweite Schwelle 7 konstanter Amplitude erzeugt, die einen etwas höheren positiven Wert als das Ausgangssignal der Fernsehkamera und etwa die gleiche Form des Ausgangssignals aufweist φ In diesem Fall wird nun die Differenz zwischen dem Schwellwert 7 konstanter Amplitude und dem niederfrequenten Anteil 6 des Ausgangssignals der Fernsehkamera über einen Komparator in ein binäres Ausgangssignal umgewandelt und übertragen. Dieses binäre Signal ist in Figur 2b dargestellt. Den dunklen Teilen der Bildvorlage entspricht wiederum das binäre Signal der einen Art, also in diesem Beispiel die logische "1".

Her Pegel der festen Schwelle 7 liegt zwischen dem Pegel einer völlig hellen und dem Pegel einer völlig dunklen Zeile des Videosignals. Um das komplette binäre Ausgangssignal zu erhalten, werden die beiden in Figur 1b und 2b gezeigten Signale 5 und 8 disjunktiv verknüpft.

Die Schwelle 7 hat also eine konstante Amplitude und die Schwelle 4, die aus den niederfrequenten Signalanteilen des Videosignals gewonnen wird, stellt eine dynamische Schwelle dar, deren Form und Amplitude vom Videosignal abhängig sind.

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In Figur 3 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Zur Gewinnung der ersten, dynamischen Schwelle ist ein Tiefpaßfilter 11 vorgesehen, dessen Eingang das Ausgangssignal 3 der Fernsehkamera zugeführt wird. Zur Erzeugung der zweiten Schwelle mit konstanter Amplitude dient ein Schwellenformer 14, dessen Eingang mit dem Impulsausgang der Fernsehkamera verbunden ist und dem beispielsweise die Austastimpulse 12 zugeführt werden. Zur Erzeugung der Differenz zwischen Ausgangssignal und dem ersten Schwellwertsignal ist ein erster Komparator 10 vorgesehen, dessen einem Eingang die Ausgangssignale

dessen
der Fernsehkamera und~7 anderem Eingang das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 11 zugeführt ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Ausgang des Tiefpasses 11 mit dem positiven Eingang des Komparators 10 verbunden.

Zur Erzeugung der Differenz zwischen dem zweiten Schwellensignal und dem ersten Schwellensignal ist ein zweiter Komparator? 13 und ein ODER-Glied 15 vorgesehen. Der eine Eingang des Komparators 13 ist mit dem Tiefpaß 11 und der andere Eingang des Komparators mit dem Ausgang des Schwellenformers verbunden. In dem Ausführungsbeispiel ist der Ausgang des Schwellenformers 14 an den positiven Eingang des Komparators angeschlossen.

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Die Ausgänge der Komparatoren 10 und 13 sind mit den beiden Eingängen eines ODER-Gliedes 15 verbunden, an dessen Ausgang das gewünschte binäre Signal 16 abgenommen werden kann.

In vorteilhafter Weise hat das Tiefpaßfilter eine Grenzfrequenz in der Größenordnung von zwei- bis dreimal der Zeilenfrequenz. Dadurch enthält die vom Tiefpaß abgegebene dynamische Schwelle die langsamen Helligkeitsschwankungen der Faksimilevorlage (Hintergrundsignal). Damit die Zeilensynchronimpulse das Hintergrundsignal, also die dynamische Schwelle 4, nicht beeinflussen, wird der Tiefpaß in vorteilhafter Weise während der Austastzeit ausgeschaltet.

Unterschreitet nun das Bildsignal 3 die dynamische Schwellenspannung 4, so gibt der Komparator 10 ein Signal ab, wie es Figur 1b zeigt.

Enthält Jedoch die Vorlage dunkle Stellen, die sich über etwa eine Zeile der Vorlage oder langer erstrecken, so sind das Videosignal 6 (Figur 2a) und das dynamische. Schwellensignal 4 (Figur 1a) identisch und der Komparator 10 kann an seinem Ausgang keinen Schwarzwert abliefern. Um auch solche Schwarzwerte

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zu gewinnen, wird die dynamische Schwelle 4,. deren Höhe und Verlauf dem Videosignal 6

(Figur 2a) entspricht,mit einer festen Schwelle 7 (Figur 2a) verglichen, die der Schwellenformer 14 aus dem Austastsignal der Fernsehkamera gewinnt.

Das Ausgangssignal 8 des zweiten Komparators 13 hat dann ein "binäres Signal der einen Art, beispielsweise eine logische "1", wenn dunkle Stellen der Vorlage abgetastet werden, die vom ersten Komparator 10 nicht erfaßt werden. Um das vollständige binäre Ausgangssignal zu erhalten, werden die von den beiden Komparatoren 10 und 15 abgegebenen Signale 5 und 8 über das ODER-Glied 15 verknüpft.

Als konstante Schwelle 7 für den zweiten Komparator 13 wird in vorteilhafter Weise eine Gleichspannung verwendet, der eine zeilen- und, falls erforderlich, eine bildfrequante Wechselspannung überlagert wird. Die Signalverformung der festen Schwelle wird im Schwellformer 14 in an sich bekannter Weise derart durchgeführt, daß der Verlauf der Schwellenspannung 7 möglichst gut dem Videosignal einer dunklen, also informationsleeren Zeile der Bildvorlage entspricht.

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Die Bealisierung der in Figur 2 als Ausfuhrungsbeispiel angegebenen Schaltung erfordert nur einen geringen Aufwand, da Doppelkomparatoren mit ODER verknüpften Ausgängen preisgünstig erhältlich sind.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Erzeugung binärer Signale von einer Faksimilevorlage mittels einer Fernsehkamera,

dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Ausgangssignal (3) der Fernsehkamera niederfrequente Signalanteile zur Gewinnung einer ersten dynamischen Schwelle (4) verwendet werden, daß mittels Synchronisationsimpulse (12) eine zweite Schwelle (7) konstanter Amplitude erzeugt wird,

daß in Abhängigkeit von dem Pegel der ersten Schwelle entweder die Differenz (5) zwischen Ausgangssignal und erstem Schwellensignal oder die Differenz (8) zwischen zweitem Schwellensignal und erstem dynamischen Schwellensignal als binäres Signal übertragen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei niedrigem Pegel der ersten Schwelle die Differenz zwischen zweitem Schwellensignal und erstem dynamischem Schwellensignal als binäres Signal der einen Art übertragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinnung der ersten dynamischen Schwelle während der Zeilen- und Bildaustastzeiten unterbrochen wird.

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4. Verfahren nach, einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schwelle durch Überlagerung einer Gleichspannung mit einer zeilen- und bildfrequenten Wechselspannung gebildet wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß zur Gewinnung der ersten dynamischen Schwelle ein Tiefpaß 11 vorgesehen ist, dessen Eingang die Ausgangssignale der Fernsehkamera zugeführt sind,

daß zur Erzeugung der zweiten Schwelle ein Schwellenformer(14) vorgesehen ist, dessen Eingang mit dem Impulsausgang der Fernsehkamera verbunden ist,

daß zur Erzeugung der Differenz zwischen Ausgangssignal und erstem Schwellensignal ein erster Komparator 10 vorgesehen ist, dessen einem Eingang das Ausgangssignal der Fernsehkamera und dessen anderem Eingang das Ausgangssignal des Tiefpasses (11) zugeführt sind,

daß zur Erzeugung der Differenz zwischen dem zweiten Schwellensignal und dem ersten Schwellensignal ein zweiter Komparator (13) und ein ODER-Glied (15) vorgesehen sind, wobei dem einen Eingang des Komparatörs (13) das vom Tiefpaß (11) gebildete Schwellensignal und dem anderen Eingang des Komparatörs die Signale

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des Schwellenformers zugeführt sind und daß die Ausgänge der Komparatoren (10 und 13) mit dem Eingang des ODER-Gliedes (13) verbunden sind, an dessen Ausgang das gewünschte binäre Signal abnehmbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefpaß (11) während der Zeilen- und Bildabtastung abschaltbar ist.

7- Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefpaß (11) eine Grenzfrequenz in der Größenordung von zwei· bis dreimal der Zeilenfrequenz aufweist.

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