Giáo trình xử lý ảnh y tế Tập 4 P3 ppt

405 Vì vậy, đáp ứng tần số của tín hiệu chói qua bộ lọc răng lược được cho bởi Hj in L e jV jV      1 )( )( (14.8) Đáp ứng biên độ được tính là: HH jV jV in L    22 sin)cos1( )( )(         2 cos2 H  (14.9) Thông thường đáp ứng màu được định nghĩa là Hj in c e jV jV      1 )( )( (14.10) 2 sin2 )( )( H iV jV in c     (14.11) Một bộ lọc trễ 2H được cho trong hình 14.14. Đáp ứng biên độ của nó được cho bởi )cos1()( Hej V V Hj in L     (14.12) )( )(   jV jV in c   2 2 sH  555.63 26.15734 1  = một dòng ngang. Trễ 63.555 s + - V L (Độ chói.) V C màu. V in Tín hiệu màu. Tín hiệu đ ộ chói. Sóng mang f 2 f 2 f 2 f 2 f 2 f 2 f 2 f 2 f 2 f 2 f 2 f H 1  406 Hình 14.13 Sơ đồ đơn giản bộ lọc răng lược trễ 1H. Có thể rút ra trực tiếp từ các nghiên cứu về hệ thống số là bộ lọc răng lược thực tế là một bộ lọc số với chu kỳ mẫu là H. Một hệ thống số với chu kỳ lấy mẫu là H sẽ lặp lại với tất cả 2/H radian/giây. Một ý tưởng cơ bản cho một bộ lọc răng lược là lọc thông thấp cho tín hiệu chói và lọc số thông cao cho tín hiệu màu. Chúng ta có thể rút ra một thiết kế tốt hơn hai kiểu bộ lọc trên dùng các kiến thức của chúng ta về bộ lọc số. Chương trình thậm chí có thể thiết kế bộ lọc 2-D tuần hoàn đối xứng răng lược mà có thể phân chia hai tín hiệu chói và tín hiệu màu, cộng thêm các nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng ảnh theo mọi hướng. Chú ý là răng lược đòi hỏi không dưới 2.0 MHz. Sự không thẳng hàng của các bộ lọc răng lược có thể gây nên sự thiếu màu thậm chí mất màu. Để không làm mất các tín hiệu chói, bộ lọc răng lược không được áp dụng trên một dải dưới 2 MHz. 407 Hình 14.14 Bộ lọc trễ 2H răng lược. Bài tập 14.1 1. Thiết kế bộ lọc 2-D FIR pha tuyến tính, dùng thiết kế bộ lọc FIR cho trong chương 8, xấp xỉ bộ lọc răng lược vói đặc tuyến biên độ tần số theo hướng  H cho bởi F H F H V H V ( , ) / ( ) ( , )            1 2 0 / (2H) < / H H 2. Lặp lại dùng 2-D lọc IIR pha tuyến tính. 14.6 Các dây trễ Một dây trễ là một thanh ghi dịch tương tự mà có khả năng chứa hoàn toàn một dòng của video. Hiện nay có hai kiểu dây trễ cho bộ lọc răng lược. Chúng ta cũng dùng hai dây trễ này khi chúng ta đề cập đến bộ lọc 2-D tương tự. Các kiểu dây trễ này là dây trễ thuỷ tinh siêu âm và kiểu thiết bị ghép (CCD). Các dây trễ thuỷ tinh siêu âm là một vật liệu áp điện cơ bản thiết kế cung cấp một thời gian trễ cho các dòng quét ngang. Nó tương tự như các thanh ghi dịch số ngoại trừ nó làm việc trực tiếp với các tín hiệu tương tự. Các CCD là một thanh ghi dịch tương tự với một số các phần tử. Các phần tử trong CCD có thể nạp lại được. Nó có thể dịch đến một phần tử tiếp theo dùng các xung nhịp. Điện áp đầu vào là được lấy mẫu cơ bản và được chứa 1H – trễ 1H – trễ -1/2 1  - 1/2 V in V L (a) )(  j V V in L 1 f H 2f   2 (b) 408 như một giá trị nạp cho các phần tử này. Một sơ đồ khối cho một mạch điện dây trễ điển hình dùng một Fairchild-Weston CCD321 cho trong hình 14.15. Bô lọc thông thấp làm giảm các nhiễu của xung nhịp, điển hình là với tần số cắt 5 MHz. Các phần tử trong CCD đôi khi còn gọi là các “bit”, thập chí ngay cả khi nó chứa các giá trị tương tự. Fairchild-Weston CCD321A/B là một thanh ghi dịch tương tự 455/910 bit mà chúng ta sẽ dùng trong chương 15. 14.7 Tạo ra các tín hiệu R, G, B Để hiểu các tín hiệu R, G, B được rút ra từ các tín hiệu chói, các tín hiệu màu và các xung burst màu, chúng ta sẽ xem xét về mặt toán học cho các bước điều chế và giải điều chế. Xem xét điều chế vuông góc của sóng mang phụ tải màu. Nếu v c1 = a c cos(  c t) là tín hiệu điều chế cho tín hiệu pha v I = a I cos(  I t) thì tín hiệu sau khi điều chế (xem hình 14.11) được cho bởi )cos()cos(A = )cos()cos()( 1 0 tt tatatv Ic IIcc    (14.13) (Chúng ta coi rằng sóng mang phụ có pha zero.) Tương tự, nếu v c2 = a c sin(  c t) thì tín hiệu điều chế cho tín hiệu vuông góc cho bởi v Q = a Q cosN Q = a Q Cn(w Q t)(  Q t), thì tín hiệu ra từ khối điều chế thứ hai là v A t t c Q0 2  sin( )cos( )   A 2 = a C a Q (14.14) Hình 14.15 Một sơ đồ khối cho dây trễ CCD. CCD 910 bước. Bộ lọc thông Khoá điều khiển. Bộ tạo dao đ ộng tinh thể  1  2 Vào Ra 409 Tín hiệu ra từ bộ cộng được cho bởi )sin()sin()cos()cos( 21 ttAttAv IcIcsc   (14.15) Các tín hiệu màu cũng sẽ được cho qua bộ lọc răng lược. Tại nơi nhận, tín hiệu này được nhân với sóng mang phụ tại chỗ: )cos(   tav CLLo (14.16) Tần số  c và pha  được xác định bởi tín hiệu burst màu. Tín hiệu giải điều chế được cho bởi: v d = v sc (t) v LO (t) (14.17) mà có thể viết thành sin)cos( 2 1 cos)cos( 2 1 )( 21  taAtaAtv QLILd  + các thành phần tần số cao. (14.18) Nếu thành phần tần số cao bị lọc ra ngoài bởi bộ lọc thông thấp, thì 0 90= nÕu )cos( 0= nÕu )cos(   taAv taAv QLd ILd 2 1 2 1 2 1                           B G R 1 11 . 0 59 . 0 30 . 0 31.052.021.0 32.028.060.0 Tín hi ệu độ chói. Tín hiệu màu tổng hợp. Bộ lọc răng lư ợc. Giải điều chế I. Bộ lọc 1.5 MHz Bộ lọc 0.5 MHz Giải điều chế Q. o Mạch rút R,G,B từ I,Q,Y AFC Bộ tạo sóng mang màu. Y Tín hi ệu màu. I Q R G B Tín hiệu burst màu. 410 Hình 14.16 Rút ra tín hiệu R, G, B từ các tín hiệu màu. Chú ý là  bao gồm cả pha của sóng mang phụ. Vì vậy, I và Q có thể rút ra nếu pha của sóng mang phụ đã được biết. Các tín hiệu R, G, B có thể rút ra từ các tín hiệu I, Q và Y. Một sơ đồ khối cho việc tạo ra các tín hiệu I, Q cho trong hình 14.16. Chú ý là sơ đồ khối cho việc tạo ra các tín hiệu R, G, B không cho trong sơ đồ này. Nếu mối quan hệ giữa các tín hiệu I, Q, Y và R, G, B là tuyến tính thì việc thiết kế sơ đồ khối cho việc tìm ra các tín hiệu cuối cùng trở nên rất đơn giản và để lại như một bài tập cho người đọc. Mạch điện cho việc chuyển đổi này thường hay được gọi là mạch điện ma trận. Bây giờ chúng ta đã hiểu các vấn đề cơ bản của hệ thống tín hiệu truyền hình, chúng ta sẽ đề cập đến việc xử lý tín hiệu truyền hình như một tín hiệu hai chiều. Chúng ta sẽ mô tả cho hệ thống truyền hình tiêu chuẩn, sau đó sẽ đề cập đến hệ thống truyền hình HDTV và EDTV. 14.8 Xử lý tín hiệu hai chiều của tín hiệu truyền hình Một ảnh quét trong truyền hình được coi là tương tự dọc theo một dòng quét và là rời rạc theo chiều dọc. Vì vậy, một hệ thống thích hợp cho xử lý tín hiệu truyền hình là một hệ thống lai. Hình 14.17 biểu diễn xấp xỉ cho dòng quét trong mặt phẳng 2-D (t,nT). T là khoảng thời gian lấy mẫu dọc theo chiều dọc (63.555 micro giây cho hệ NTSC), và t là biến thời gian dọc theo từng dòng quét. Hình 14.18 trình bày một hệ thống lọc 2-D lai cho xử lý tín hiệu. . đến việc xử lý tín hiệu truyền hình như một tín hiệu hai chiều. Chúng ta sẽ mô tả cho hệ thống truyền hình tiêu chuẩn, sau đó sẽ đề cập đến hệ thống truyền hình HDTV và EDTV. 14. 8 Xử lý tín. tín hiệu truyền hình Một ảnh quét trong truyền hình được coi là tương tự dọc theo một dòng quét và là rời rạc theo chiều dọc. Vì v y, một hệ thống thích hợp cho xử lý tín hiệu truyền hình là. lại như một bài tập cho người đọc. Mạch điện cho việc chuyển đổi n y thường hay được gọi là mạch điện ma trận. B y giờ chúng ta đã hiểu các vấn đề cơ bản của hệ thống tín hiệu truyền hình, chúng