Представление сигналов в ТС

Во всех ТС, независимо от их типа и назначения, на начальном этапе предполагается преобразование аналоговых входных оптических сигналов в совокупность дискретных электрических сигналов, пригодных для осуществления дальнейшей цифровой обработки изображений с применением средств вычислительной техники. Такое преобразование осуществляется в два этапа.

E(x,y) ⇒ U(xi ,yj ) ⇒ [Ei,j]

На первом этапе входной оптический сигнал изображения E(x,y),представляющий собой в общем случае двумерную непрерывную функцию непрерывных пространственных аргументов (координаты x,y),преобразуется в электрические сигналы U(xi ,yj ), то есть в двумерную непрерывную функцию дискретных пространственных аргументов xi ,yj. Сигнал U(xi ,yj ) представляет собой видеоимпульсы, на выходе матричного фотоприёмника (например матрица ФПЗС, фотодиодная матрица или КМОП матрица.

Заметим, что, если в телевизионном датчике используется так называемая «трубка бегущего луча» или любая другая вакуумная трубка, дискретизация изображения по вертикали (вдоль направления кадровой развёртки) происходит за счет структуры растра. При этом необходимая дополнительная дискретизация по горизонтали (вдоль строки) может достигаться путём применения специальной схемы выборки хранения. Для фотоприемника с накоплением энергии (например, матрица ФПЗС) величина напряжения сигнала видеоимпульса, снимаемого с i-того элемента j-той строки, определяется выражением:

U(xi ,yj) = _xi ∫^.xi+∆x _yi ∫ ^yi+∆^у ST_нE(x,y)dxdy

Здесь S – интегральная чувствительность фотоприёмника, выраженная через экспозицию; Tн – время накопления; xi, yi – координаты центра фоточувствительного элемента; ∆x и ∆x – размеры фоточувствительного элемента по горизонтали и вертикали соответственно.

Второй этап преобразования осуществляется с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Он заключается в квантовании сигналов U(xi ,yj) по уровням и формировании двоичных кодов соответствующих чисел Ei,j. Таким образом, в любой АТСН цифровой обработке изображений должны предшествовать преобразования входного оптического сиг нала E(x,y) в матрицу [Ei,j], представляющую собой двумерный массив целых чисел.

Очевидно, что всякое преобразование сигналовс помощью АЦП связано с нелинейными искажениями и появлением погрешности квантования, которую можно считать распределённой по равномерному закону в пределах ± h/2, где h – шаг квантования. Однако величина погрешности квантования предостаточной разрядности АЦП может быть значительно меньшедругих составляющих.