Курс лекций по дисциплине «Телевидение»
2. Видеоинформация
Видеоинформация в реальной и спектральной области
I x, y, z,t, Si x , y , z , ,
Ограничения, накладываемые на видеоинформацию и ее параметры
0I . Imax .
x0 x x0
y0 y y0
0 t t0
z z0
Прямое и обратное преобразования Фурье
S x , y |
|
|
|
I x, y exp j x x y y dxdy |
|||
|
|
||
|
1 |
|
|
I x, y |
|
S x , y exp j x x y y d x , d y |
|
4 |
2 |
||
|
|
|
|
Пространственная частота
3 пер/выс. |
4 пер/шир. |
1 пер/выс = 2 ТВЛ
Пример видеоконтроля (изображение ТВЧ, оптимальные условия видеоконтроля)
Пространственную частоту можно определить как количество штрихов миры на градус угла видеоконтроля
Пример
штриховой
миры
Пространственная дискретизация
число распределённых по растру светочувствительных элементов матрицы
nr nx ny 768 576
в качестве опорной используем матрицу с нечётным числом элементов
nr 0 (2 nx 1) (2 nx 1) nx0 ny0 |
1537 1153 |
структура отсчётов для такого варианта распределения светочувствительных элементов
|
|
|
|
|
nx 0 |
ny 0 |
|
|
|
|||
d0 (x, y ) |
|
(x x0 ) ( y y0 ) |
||||||||||
|
|
|
|
|
nx 0 |
ny 0 |
|
|
|
|||
x0 |
|
X |
0 |
|
, y0 |
|
|
Y0 |
|
|
- периоды следования элементов |
|
2nx0 |
1 |
2ny0 |
1 |
пространственной дискретизации |
||||||||
|
|
|
|
|||||||||
X0 ,Y0 - протяжённость растра в пределах светочувствительной поверхности матрицы соответственно по горизонтальному и вертикальному направлениям
Спектральная плотность структуры дискретизации с нечетным числом элементов
|
sin |
(2nx |
1) |
x x0 |
|
sin |
(2ny |
1) |
x y0 |
|||||
D0 ( x y ) |
2 |
|
|
2 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
sin |
x x0 |
|
sin |
y y0 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
Матрицу дискретизации с числом элементов n r определим в виде произведения двух одномерных структур дискретизации с чётным числом элементов. Одна из этих структур ориентирована в горизонтальном по растру направлении, а другая - в вертикальном. Чётное число элементов при этом получим вычитанием двух нечётных структур дискретизации
nx0 |
2nx1 |
(2nx0 |
1) (2nx1 |
1) (2 768 1) (2 384 1) |
1537 769 768 |
ny0 |
2ny1 |
(2ny0 |
1) (2ny1 |
1) (2 577 1) (2 288 1) |
1153 577 576 |
одномерные структуры дискретизации |
|
||||
|
nx 0 |
dx (x) dx0 (x) dx1 (x) |
(x x0 ) |
|
nx 0 |
|
ny 0 |
dy ( y) dy0 ( y) dy1 ( y) |
( y y0 ) |
|
ny 0 |
|
nx1 |
|
|
(x |
x1 ) |
|
nx1 |
|
ny1
( y y1 )
ny1
Пространственная структура дискретизации:
dr (x, y) (dx0 (x) dx1 (x)) (d y0 ( y) d y1 ( y)) dx0 (x) d y0 ( y) d x1(x) d y0 ( y)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nx 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ny 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
dx0 (x) dy1 ( y) dx1 (x) d y1 ( y) (x x0 ) ( y y0 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nx 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ny 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
n |
x1 |
|
|
|
|
|
|
|
ny 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
x 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ny1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x x0 ) ( y y1 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
(x x1 ) ( y |
y0 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
nx1 |
|
|
|
|
|
ny 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nx 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ny1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
nx1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ny1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
(x x1 ) |
( y y1 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
nx1 |
|
|
|
|
|
|
ny1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Спектральная плотность структуры: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
sin |
(2n |
x |
0 |
1) |
|
|
x |
|
sin |
|
(2ny0 1) |
|
|
y |
|
sin(nx0 |
1) x x0 |
|
sin |
(2ny |
1) |
|
|
y |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
D ( |
|
|
) |
|
|
|
2 |
|
|
|
x |
0 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
y |
|
0 |
|
|
|
2 |
|
|
x |
0 |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
r |
|
|
|
x |
|
y |
|
|
|
sin |
x x0 |
|
|
|
|
|
|
|
sin |
|
y y0 |
|
|
|
|
|
|
sin x |
|
|
|
|
sin |
y y0 |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
(2nx0 1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
sin |
x |
x0 |
sin(ny0 |
1) y |
y0 |
|
sin(n |
|
1) |
|
x |
|
sin(ny0 1) y y0 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
x0 |
x |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sin |
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
sin |
|
x |
|
|
|
sin |
|
y |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
sin |
x x0 |
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
График спектральной плотности структуры дискретизации с чётным числом элементов
Учтём размеры светочувствительного элемента:
|
x0 |
, |
y0 |
( 1, 1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Пространственная характеристика: |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
2 x |
|
|
2 y |
|
|
2 x |
|
2 y |
||
H ( x, |
y) rect |
|
|
rect |
|
rect |
|
|
|
rect |
y |
|
|||
|
x |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
0 |
|
Спектральная плотность:
|
|
|
sin |
|
x |
|
sin |
y |
|
sin |
|
x |
x |
sin |
y y0 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
||||||||||
D ( |
, |
) |
|
|
2 |
|
|
2 |
x0 y0 |
|
2 |
|
|
2 |
|||||
s |
x |
y |
|
x |
|
y |
|
|
x x0 |
|
y y0 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.05 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
40 |
20 |
0 |
|
20 |
40 |
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.05 |
|
|
|
|
|
|
График спектральной плотности элемента и его сечение
относительная характеристика пространственного спектра структуры дискретизации
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2nx |
1) |
|
|
|
|
(2ny |
1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2ny |
1) |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
sin |
|
|
|
x x0 |
sin |
|
|
|
|
y y0 |
|
sin((nx 1) x x0 ) |
|
sin |
|
|
|
|
y y0 |
||||||||||||||
D ( |
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
768 576 |
|
|
x x0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
r |
|
x |
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y y0 |
|
|
|
|
|
|
sin |
x |
x |
|
|
|
|
|
y y0 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sin |
|
2 |
|
|
|
|
sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
sin |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
sin |
|
(2nx 1) |
x x0 |
|
|
|
sin((ny 1) y y0 ) |
|
sin((n |
|
1) |
|
x ) |
|
sin((ny 1) y y0 ) |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sin y |
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
x |
0 |
|
sin y |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
sin |
|
x x0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sin x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
y y0 |
|
|
|
|
|
|
|
y 0 |
|
|
|
|
|
|
|
x |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
y |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
sin |
x x0 |
|
|
sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
x |
x0 |
|
|
|
|
|
y y0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
График пространственного |
К пояснению понятия муаровых |
спектра структуры дискретизации |
искажений |