Устройство для определения координат экстремума яркости объекта Советский патент 1985 года по МПК G06K9/36 H04N1/04 

Изобретение относится к области фотоэлектронных следящих автоматических систем и может быть использовано в системах автоматического контроля и измерения параметров светящихся объектов. Известно устройство для определения координат экстремума яркости объекта, определяющее координаты центра точечных светящихся объектов путем крестообразного сканирования апертурой фотоприемника по изображению объекта 1. Однако в данном устройстве координаты центра объекта могут и не совпадать с его экстремумом яркости и, кроме того, устройство может работать только по точечному объекту. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, включающее двухкоординатный фотопреобразователь мгновенного действия (например, диссектор) с отклоняющей системой по координатам X и Y, генератор квадратурных напряжений, два фазовых детектора, выходы которых соединены с входами соответствующих интеграторов, а выходы последних - с отклоняющей системой фотопреобразователя 2. В известном устройстве сигнал, корректирующий и выводящий кружок, описываемый апертурой луча, на максимум яркости, получается на основе фазового метода (используя напряжения, задающие апертуре движение по окружности, и разность напряжений видеосигналов при прохождении апертурой участков изображения объекта с различной яркостью). Процесс определения экстремума яркости в устройстве заканчивается, когда окружность, описываемая апертурой, занимает на изображении объекта соответствующую ее диаметру изофоту (линия равной яркости) и центр этой окружности принимается за экстремум (максимум) яркости. Однако это справедливо толь|ко при симметричном распределении яркости относительно экстремума (т. е. когда изофоты представляют концентрические фигуры). В противном случае получается ощибка в определении экстремума, которая тем больше, чем больше диаметр сканирующей скорости. Искажать ее форму или уменьшать диаметр (т. е. исходные напряжения, управляющие апертурой) до размеров, близких к диаметру апертуры, в известном устройстве нельзя - нарушится работа фазовых детекторов. Целью изобретения является повышение быстродействия и точности устройства по определению координат экстремума яркости независимо от формы ее распределения на изображении объекта. Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее двухкоординатный фотопреобразователь, отклоняющая система которого соединена с выходами соответствующих интеграторов, и генератор квадратурных напряжений, содержит дифференцирующий элемент, вход которого соединен с сигнальным выходом фотопреобразователя, и модулятор скорости, входы которого подключены к генератору квадратурных напряжений и к выходу дифференцирующего элемента, а выходы соединены с входами соответствующих интеграторов. При этом модулятор скорости выполнен в виде аналоговых умножителей, первые входы которых являются одними из входов модулятора, вторые объединены и являются его другим входом, а выходы - выходом. Модулятор скорости состоит из двухсторонних ограничителей, одни входы которых являются входами модулятора, другие подключены к соответствующим выходам парафазного усилителя, а выходы двухсторонних ограничителей являются выходами модулятора. На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. .2 - изображение объекта в пространстве трех измерений (X,Y, Z, где Z - характеризует яркость точки на фотокатоде, имеющей координаты X, Y). Устройство содержит генератор 1 квадратурных напряжений, модулятор 2 скорости, интеграторы 3 и 4, фотопреобразователь 5 с отклоняющей системой и дифференцирующий элемент 6. Устройство работает следующим образом. При включении устройства положение апертуры луча фотопреобразователя (ФП) 5 на фотокатоде, где спроецировано изображение объекта (фиг. 2), определяется выходными напряжениями интеграторов 3 и 4. Предположим, что в момент включения апертура луча заняла место в точке А на изображении объекта. Возникающий при этом скачок напряжения видеосигнала дифференцируется элементом 6 и проходит на управляющий вход модулятора 2, что вызывает появление на его выходах гармонических сигналов от генератора 1. Входное напряжение интегратора определяет скорость изменения выходного напряжения. Следовательно, в данном случае входные напряжения на интеграторах 3 и 4 или выходные напряжения блока 2 определяют скорость движения сканирующего луча, поэтому блок 2 назван модулятором скорости. Управление скоростью движения луча осуществляется через управляющий вход. Модулятор 2 выполнен, например, в виде двух аналоговых умножителей, одни входы которых соединены вместе, образуя управляющий вход. Амплитуды квадратурных гармонических напряжений на выходах модулятора 2 определяются величиной его управляющего напряжения, пропорционального производной видеосигнала, т, е. изменением яркости при движении апертуры луча ФП 5 по изображению объекта (фиг. 2) Эти напряжения, пройдя интеграторы 3 и 4 уменьшаются пропорционально коэффициенту передачи интеграторов и задают сканирующей апертуре луча круговое движение с малым диаметром.

Вследствие того, что апертура луча находится на участке изображения с непостоянной яркостью, меняются величина и знак производной видеосигнала, которые

определяют диаметр кругового движения и направление его перемещения.

Если, например, луч в течение одного полупериода движется так, что яркость возрастает, а в течение второго - уменьшается, то на выходе интегратора, соответствующего координате, по которой происходит изменение яркости, образуется приращение постоянной составляющей напряжения, которое смещает луч в сторону возрастания яркости (к ее экстремуму - максимуму или минимуму, в зависимости от знака управляющего сигнала). На выходе другого интегратора приращения напряжения не образуется.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ЭКСТРЕМУМА ЯРКОСТИ ОБЪЕКТА, содержащее двухкоординатный фотопреобразователь, отклоняющая система которого соединена с выходами соответствующих интеграторов, и генератор квадратурных напряжений, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности и быстродействия устройства, оно йЯйЛйОТЕЯд содержит дифференцирующий элемент,, вход которого соединен с сигнальным выходом фотопреобразователя, и модулятор скорости, входы которого подключены к генератору квадратурных напряжений и к выходу дифференцирующего элемента, а выходы соединены с входами соответствующих интеграторов. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что модулятор скорости выполнен в виде аналоговых умножителей, первые входы которых являются одними из входов модулятора, вторые объединены и являются его другим входом, а выходы - выходом. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что модулятор скорости состоит из двухсторонних ограничителей, одни входы которых являются входами модулятора, дру(Л гие подключены к соответствующим выходам парафазного усилителя, а выходы двухсторонних ограничителей являются выходами модулятора. сд to СП

Фиг 2