Корреляционный измеритель скорости движения изображения Советский патент 1984 года по МПК G01P3/54 

11 Изобретенпе относится к измерител ной технике и может быть использован для измерения скорости движения изоб ражения подстилающей поверхности или среды в.фазличных устройствах автома тики, например для измерения, скорост изображения в устройствах компенсаци скоростного смаза при аэрофотосъемке Наиболее близким к предлагаемому является корреляционный измеритель скорости движения изображения, содер жащий объектив, в фокальной плоскост которого вдоль направления движения изображения установлен светочувствительный прибор с зарядовой связью основной и промежуточнь1й выходы которого через усилители подключены к входам блока вычитания, а его управляемый вход соединен с выходом перестраиваемого генератора сдвиговых импульсов, выход которого подключен к регистратору, а управляемьй вход - к выходу экстремально регулятора Г t Недостатками известного устройства являются сравнительнс низкие быстро;цействяё и точность измерения скорости, обусловленные поиском экстремального значения корреляционной функции. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерения скорости движущейся поверхности. Поставленная цель достигается тем, что в корреляционньй измеритель скорости движения изображения, содер жащий объектив, в фокальной плоскост которого вдоль направления движения изображения установлен светочувствительный прибор с зарядовой связью, основной и промежуточный выходы которого через усилители подключены к входам блока вычитания, а его управляемый вход соединен с выходом перестраиваемого генератора сдвиговых импульсов, выход которого подключен регистратору, а управляемый вход к вьрсоду экстремального регулятора, введены второй светочувствительный прибор с зарядовой связью, совпадающий по длине с первым, но с другим количеством нсадинальных элементов, расположенный в фокальной плоскости объектива вдоль направления движения два дополнительных усилителя, блок вычитания, интегрирующий усилитель, инвертирующий интегрирующий усилитель и сумматор, при этом основной 7 и промежуточный выходы второго светочувствительного прибора с зарядовой связью через дополнительные усилители подключены к входам второго блока вычитания, выходы обоих блоков вычитания через интегрирующий усилитель и инвертирующий интегрирующий усилитель соединены с входами сзммирующего устройства, выход которого подключен к входу экстремального регулятора. Выход и отвод от одного из элементов светочувствительного линейного прибора с зарядовой связью через соответствующие усилители воспроизведения подключены к выходам блока вычитания, а управляющий вход соединен с выходом того же перестраиваемого генератора сдвиговых импульсов. Выходы блоков вычи ания подключены к идентичным интегрирующим усилителям, причем один из них выполнен по инвертирующей схеме, выходы которых соединены с соответствующими входами блока суммирования, которьй подключен к последовательной цепи, в которую входят экстремальный регулятор, генератор сдвиговых импульсов и регистратор скорости. На чертеже показана структурная схема предлагаемого измерителя. Устройство содержит объектив 1, через который оптическое изображение подстилающей поверхности 2 проецируется на светочувствительные поверхности линейных приборов 3 и 4 с зарядовой связью (ПЗС) и расположенных вдоль линии движения изображения. ЛиЙейный ПЗС 3 бостоит из N номинальных элементов. Он предназначен для преобразования светового потока в электрический сигнал. Номинальный элемент ПЗС с номером i () имеет отвод. Номер этого элемента определяет световую чувствительность предлагаемого измерителя. Отвод не нарушает целостности зарядового пакета. Через усилитель 5 воспроизведения он соединен с соответствующим входом блока 6 вычитания. Выход линейного ПЗС 3 также подключен через усилитель 7 раздельному входу блока вычитания. Выход блока вычитания соединен с входом интегрирующего усилителя 8. Схема, содержащая линейный ПЗС 4, усилители 9 и 10 воспроизведения, блок 11 вычитания и инвертирующий интегрирующий усилитель 12, подобна первой. Отличие лишь в том, что линейный ПЗС 4 при равной общей длине с линейным ПЗС 3 содержит N2 номинальных элементов (N 2 N) и отвод сделан от номинального элемент с номером i 2 (1 i 2 Ь1ход интегрирующего усилителя 8 и выход инвертирующего интегрирующего усили,теля 12 соединены с соответствующими входами блока 13 суммирования выход которого подключен к входу экстремального регулятора 14, выход которого подключен к управляющему входу генератора 15 сдвиговых импульсов, предназначенного для продвижения зарядовых пакетов вдоль линейного ПЗС. Один из выходов генератора 15 сдвиговых импульсов подключен к входам линейных ПЗС, а второй - к входу регистратора 16 скорости. Регистрато скорости предназначен для определени по частоте следования зарядовых паке тов величины скорости оптического изображения. Устройство работает следующим . Изображение подстилающей поверхности 2 объективом 1 проецируется на светочувствительные поверхности линейныхШЗС 3 и 4. Направление движения изображения в фокальной плоскости объектива совпадает с нап равлением движения зарядовых пакетов в линейных ПЗС. Очевидно, что на выходах линейных приборов с зарядово связью сигнал будет максимальным в том случае, если скорость продвижени зарядовых пакетов равна скорости дви жения изображения по светочувствительной поверхности линейного ПЗС, Так как размеры ячеек вдоль направления движения у линейных приборов с зарядовой связью различны, следовательно скорости движения изображения, соответствующие максимальному . сигналу на выходе прибора с зарядово связью, при равенстве частот следования сдвиговых импульсов также будут различными. Частоту следования сдвиговых импульсов определяет генератор 15 сдвиговых импульсов, выход которого подключен к входам обоих линейных ПЗС. Эта частота задается такой, чтобы рассогласование между скоростью движения изображения и скоростями продвижения зарядовых пакетов было равным. При увеличении скорости движения изображения из-за увеличения скоростного смаза напряжения на выходе и отводе линейного ПЗС 4 будут меньше отличаться один от другого и амплитуда шумоподобного сигнала на выходе блока 11 вычитания уменьшится. Одновременно скоростной смаз у линейного ПЗС 3 уменьшится, напряжение на выходе увеличится и будет больше отличаться от напряжения на отводе, при этом амплитуда сигнал а на выходе блока 6 вычитания увеличится. При уменьшении скорости движения изображения соответственно амплитуда сигнала на выходе блока 11 . вычитания увеличится, а на выходе блока 6 вычитания - уменьшится. Интегрирующие усилители 8 и 12 усредняют и усиливак т до определенной величины шумоподобные дискретные сигналы, поступающие на их входы. При рабенстве рассогласования в скорости движения оптического изображения вдоль светочувствительных слоев приборов с зарядовой связью .и ско| естя1йй продвижения зарядовых naKeToiSj подобрав соответствующие коэффициенты .усиления, можно добиться того, что на выходах интегрирующих усилителей будут равные по величине сигналы. После сложения этих сигналов в блоке 13 суммирования на его выходе сигнал отсутствует. При увеличении или уменьшении скорости движения изображения на выходе одного из интегрирующих усилителей сигнал увеличится, на выходе другого - уменьшится. Следовательно, напряжение на входе блока суммирования отлично от нуля. Экстремальный регулятор 14 так управляет частотой следования сдвиговых импульсов генератора, что сигнал на выходе блока суммирования рав- няется нулю.: Введение в конструкцию дополнительных блоков и устранение счетчиков и логических схем позволяет получить дифференциальный корреляционный измеритель скорости изображения, обеспечивающий выход системы в область экстремума без поисковых колебаний. Кроме того,.. разностная xapaiKTepHCTHr ка в области равновесия системы

510939774

значительно большую крутизну, чем мума, что определяет точность и повыхарактеристика на входе регистратора шенную чувствительность системы к в предыдущей схеме в области экстре- входным сигналам.

КОРР-ЕЛЯЦИОННЬЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащий объектив, в фокальной плоскости которого вдоль направления движения изображения установлен светочувствительный прибор с зарядовой связью, основной и промежуточный выходы которого через усилители подключены к входам блока вычитания, а его управляемый вход соединен с выходом перестраиваемого генератора сдвиговых импульсов, вгьпсод которого подключен к регистратору, а управляемый вход к выходу экстремального регулятора. отличающийся тем,-что, с целью повьшения точности и быстродействия, в него введены второй светочувствительный прибор с зарядо ,вой связью, совпадающий по длине с первым, но с другим количеством номинальных.элементов, расположенный в фокальной плоскости объектива вдоль направления движения, два дополнительных усилителя, блок вьиитания, интегрирующий усилитель, инвертирующий интегрирующий усилитель и сумматор, при этом основной и промежуточHbtii выходы второго светочувствительного прибора с зарядовой связью через дополнительные усилители подключены к выходам второго .блока вычи(Л тания, выходы обоих блоков вычитания через интегрирующий усилитель и инвертирующий интегрирующий усилитель соединены с входами суммирующего устройства, выход которого подключен к входу экстремального регулятора. о 00 со | а

.Т

I I ITT

1 {1 L.

I I щ J

1ШД1ШЬ

13