Giáo trình xử lý ảnh y tế Tập 4 P4 ppsx

Trong các hệ thống tiêu chuẩn truyền hình hiện nay quá trình quay trở lại của các xung quét mành chiếm khoảng từ 5 đến 10 phần trăm thời gian quét tức là từ 13 cho đến 41 dòng trong một

411

Cấu trúc lai này được đề cập đến trong tài liệu như một bộ lọc tương tự 2-D

Hình 14.17 Biểu diễn các dòng quét trong mặt phẳng 2-D

Từ hình 14.18 chúng ta có thể viết biểu thức tích chập:

) , ( ) , ( ) , (t nT h t nT x t nT

Cho hệ thống tuyến tính bất biến (theo thời gian) chúng ta có thể viết:

 















0 0

) ) ( , ( ) , ( )

, (

k

d T k n t x kT h nT

t y







ở đây h(t,nT) là đáp ứng xung của bộ lọc 2-D

Biến đổi Z của h(t,nT) cho bởi











0

n

n z nT t h z

t

Biến đổi Laplace là









0

2 (s,nT) h(t,ntT)e dt

Biến đổi sz, H(s,z) vì thế là





 



































0 1

0

= n 2

) , ( H

=

) , ( H

=

) , ( )

, (

dt e z t

z nT s

z dt e nT t h z

s H

st

n n

n t

st

Hình 14.18 Sơ đồ khối cho lọc 2-D

Nếu H(s,z) biểu diễn một hệ thống tuyến tính bất biến (theo thời gian), thì

nó có thể biểu diễn bằng hàm biến đổi sau:

h(t,nT)

412

) , (

) , ( 1

) , (

z s X

z s Y z s b

z s a z

s

i N

j

j i Þ

j i ij



















Hàm truyền đạt này tương tự với hàm truyền đạt H(z 1 ,z 2 ) mà chúng ta đã đề

cập đến trong toàn bộ cuốn sách này Nó biểu diễn ảnh là một hệ thống hai chiều, vì vậy, nếu thiết kế bộ lọc đối xứng vòng tròn thì không có sự ưu tiên một hướng nào hơn hướng còn lại Bộ lọc này sẽ được thêm đặc tính chỉ là nó

có thể xử lý bởi các thành phần tương tự như chúng ta sẽ xem xét ở phần dưới đây Mạch tương tự có khả năng xử lý theo thời gian thực trái ngược với thực hiện số Giá trị của sự thực hiện của hàm biến đổi cho xử lý thời gian thực là

một phần của giá trị của sự thực hiện số của H(z 1 ,z 2 ) Một bộ lọc như vậy có

thể dùng để xử lý tín hiệu chói Y hay chức năng làm nổi ảnh, v v

Sự thực hiện Biểu thức (14.25) có thể viết lại theo: 0 j + i

) , ( ) , ( ) , ( 0 0 0 0             N i N j N i N j j i ij j i ij X s z s z b Y s z s z a z s Y (14.26) hoặc, cho một bộ lọc 2  2, chúng ta có thể viết biểu thức quay trở lại dòng Y s nT'( , ) Y s nT0( , ) Y s n1( , (  1 ) )T Y s n2( , (  2 ) )T (14.27) ở đây         2 0 2 1 ' 0 0 0 ( , ) ( , ) ( , ) i i i i i i X s nT s b Y s nT s a nT s Y















2

0

2

0

' 1 1

i i

i

a T

n

s

Y















2

0

2

0

' 2 2

i i

i

a T

n

s

Y

Biểu thức (14.28) dẫn chúng ta đến chức năng tương tự cho trong hình

14.19 Chú ý là sự thực hiện này rất đơn giản bởi vì cách chia Y’(s,nT)

Y 0 (s,nT) là một hàm cho chỉ dòng quét thứ n, Y 1 (s,(n-1)T) là hàm cho chỉ dòng quét thứ n-1 Dây trễ tương tự có thể là dây trễ siêu âm hoặc là dây trễ CCD

dùng để lưu giữ một dòng quét đi trước trong quá trình khôi phục lại một dòng trong bộ lọc 2-D tương tự Hình 14.20 giới thiệu một khả năng thực hiện của

Y 0 (s,nT) sử dụng các bộ khuyếch đại thuật toán Chú ý là nếu t = 0 tại bắt đầu

của tất cả các dòng quét, các phép tích phân phải gán lại các giá trị 0 cho giá trị ban đầu

Chúng ta sẽ đề cập đến sự thực hiện phần cứng trong chương 16 Trong chương 15 chúng ta sẽ đề cập đến giả thiết dùng thiết kế hàm lọc lai 2-D cho bởi biểu thức (14.25) để xấp xỉ đặc tuyến biên độ và đặc tuyến pha Bây giờ chúng ta tiếp tục với các tiêu chuẩn truyền hình

413

14 9 Tiêu chuẩn quét

Một bảng tổng quát cho các tiêu chuẩn quét trên toàn thế giới được cho trong bảng 14.1 Tất cả các tiêu chuẩn này đều dùng tỷ lệ quét xen kẽ 2:1 và tỷ

lệ màn ảnh theo các hướng là 4:3 Trong các hệ thống tiêu chuẩn truyền hình hiện nay quá trình quay trở lại của các xung quét mành chiếm khoảng từ 5 đến

10 phần trăm thời gian quét tức là từ 13 cho đến 41 dòng trong một ảnh, dựa trên hệ thống truyền hình cụ thể Số các dòng quét cho ta độ phân giải thực sự theo chiều dọc của ảnh và trong khoảng từ 337 dòng (hệ 405 dòng) đến 737 dòng (hệ thống 819 dòng)

Hệ thống M được dùng ở Mỹ, Canada, Mexico, Nhật Bản, Hệ thống B được dùng ở úc, Ai Cập, ấn Độ, Thuỵ Điển, Đức, Pakistan, Hệ thống E dùng ở Pháp Hệ thống A dùng ở Anh Bởi vì có rất nhiều hệ truyền hình ở

châu Âu, châu Phi và châu Á nên các máy thu đa hệ không phải là không phổ biến Các máy thu này được thiết kế để tự động nhận ra tiêu chuẩn truyền hình phát và giải mã tín hiệu Bảng 14.1 không bao gồm các chi tiết cụ thể cho rất nhiều tiêu chuẩn truyền hình này Các ý kiến ở đây chủ yếu là để cung cấp đủ thông tin về tín hiệu truyền hình cho việc thiết kế hệ thống 2-D để xử lý tín hiệu truyền hình Tôi đề nghị bạn nên đọc các cuốn sách về tiêu chuẩn truyền hình và tín hiệu trong các cuốn sách đề cập đến vấn đề này, cụ thể tham khảo trong phần các tham khảo 1, 2, và 6

Hình 14.19 Thực hiện bộ lọc tương tự 2-D



X(t,(n-2)T) CCD line

Y 1 (s,(n-1)T)

Y 0 (s,(nT)

X(t,(n-1)T)

X(t,(nT)

0 (t,(nT)

Y 1 (t,(n-1)T)

Y 2

(t,(n-CCD

CCD Y(t,(nT)

a 10

a 00

Bộ cộng

x(t,nT)

Hệ số tăng hoặc giảm

Máy tích

y 0 (t,nT

414

Hình 14.20 Thực hiện Y 0 (s,nT)

Bảng 14.1 Các đặc tính cơ bản của các tiêu chuẩn truyền hình quét

Số dòng mỗi 405 525 625 625 625 625 625 625 625 625 819

Số ảnh mỗi 50 60(5 50 50 50 50 50 50 50 50 50 Tần số dòng 10,1 15,7 15,62 15,62 15,62 15,6 15,6 15, 15, 15, 20,

14.10 Hệ SECAM

Hệ truyền hình SECAM được phát triển bởi H de France (quét lần lượt từng dòng và có nhớ) ở Pháp năm 1953 Thay thế cho việc truyền thông tin sắc màu trong tín hiệu màu và thông tin pha của sóng mang phụ màu trong tín hiệu

burst màu như trong hệ NTSC, thông tin về màu được truyền bằng hai tín hiệu

màu trên các dòng quét xen kẽ nhau Và kết quả là một nửa thông tin về màu sắc được truyền trên mỗi dòng quét Dù có thế đi chăng nữa thì điều này cũng không thể nhận ra bằng mắt người

Hình 14.21 giới thiệu một sơ đồ mã hoá cho hệ SECAM Các tín hiệu màu

được dùng là V = (R - Y) và U = (B - Y) Một chuyển mạch điện tử cho phép tín hiệu (R-Y) được điều chế và chuyển đi trên một dòng quét, tiếp theo là tín hiệu (B-Y) được truyền đi trên dòng quét tiếp theo Khối điều chế FM được

dùng trên sóng mang phụ tải màu, là cho hệ thống trở nên ít bị tác dụng của các nhiễu xung Tín hiệu video tổng hợp được định dạng từ tín hiệu chói, tín

415

hiệu màu, tín hiệu đồng bộ và các tín hiệu burst Tín hiệu burst màu được

dùng để đảm bảo rằng các chuyển mạch làm việc đúng ở phía thu

Hình 14.21 Mã hoá SECAM

Hình 14.22 là sơ đồ giải mã SECAM Một dây trễ CCD được dùng để chứa

một dòng quét đi trước Tín hiệu burst màu được dùng để lựa chọn dòng quét

hiện tại hay dòng quét đi trước được chứa trong dây trễ Các khối giải điều chế

FM (R-Y) và (B-Y) cho ta hai tín hiệu màu Sau đó nó được cộng với tín hiệu chói để tạo ra ba tín hiệu R, G, B Ma trận 2 thành ba và ma trận RGB cho trong hình là mạch điện cơ bản chuyển các tín hiệu R - Y, B - Y, Y thành R - Y,

G - Y, B - Y và cuối cùng chuyển thành R, G, B Chú ý là các tín hiệu màu

được đọc từ hai dòng quét dùng chuyển mạch điện tử

14.11 Hệ PAL

Hệ thống này rất giống hệ NTSC ngoại trừ pha của sóng mang phụ tải màu được dùng đảo ngược ở tất cả các dòng quét Các tín hiệu màu được dùng như

hệ SECAM, V = R - Y và U = B - Y Hệ này được phát triển vào năm 1959 bởi

W.Bruch của Telefunken, Đức Tiêu chuẩn PAL đảo ngược pha cho mỗi dòng

Các tín hiệu U và V được điều chế vuông góc Pha của tín hiệu V được đảo

ngược ở mỗi dòng quét Sóng mang phụ được cung cấp một góc pha dịch chuyển 900 cho điều chế U và 00 hoặc 1800 cho dịch chuyển pha tại mỗi dòng

quét bằng một chuyển mạch điện tử cho điều chế V Tín hiệu video tổng hợp

được tạo ra bằng tín hiệu tín hiệu màu FU và FV, và tín hiệu chói Y, xung đồng bộ và tín hiệu burst

Bộ lọc 1.5 MHz

Bộ lọc 1.5 MHz

Điều chế FM

Bộ tạo sóng mang phụ

và đồng bộ

Cổng burst

Tín hiệu burst

Tín hiệu màu tổng hợp

Tín hiệu đồng bộ

Y

R-Y

B-Y

Chuyển mạch điện tử

Chuyển mạch điện tử

G-Y

R-Y

G

R

Tín hiệu

video tổng

hợp

Khuếch đại –Y 0.5 MHz

Khuếch đại BP 3.5

Giải điều chế R-Y

Khuếch đại 0-1MHz

Bộ dò video

416

Hình 14.22 Giải mã hệ SECAM

Hình 14.24 giới thiệu sơ đồ của giải mã PAL Một dây trễ dùng để lưu lại

dòng đi trước Nếu một dòng chứa tín hiệu U + V, một dòng theo sau chứa tín hiệu U - V, và cộng tín hiệu từ hai dòng quét chúng ta được tín hiệu 2U, và trừ

đi chúng ta được 2V Sóng mang burst dùng để sửa lại cho tín hiệu V, và vì

thế được dùng để đảo ngược pha chọn điều khiển cho tín hiệu ra của giải điều

chế V Các tín hiệu U, V, và Y được dùng để tạo ra các tín hiệu R, G, và B

F

F U

B

G Ma trận

Y

Ma trận V-U

Sóng mang phụ màu

Bộ phát xung đồng

Trễ dòng

Bộ điều biến U

Bộ điều biến V

Dịch

90o 0-180o

R

-Y

U

V

Y

FV

Tín hiệu video tổng hợp