Способ измерения характеристик цветоделения оптических каналов камеры цветного телевидения со штриховыми светофильтрами Советский патент 1985 года по МПК G01J3/46 

Изобретение относится к технике цветного телевидения (ЦТ) и может быть использовано при измерении . характеристик цветоделения оптичес ких каналов камеры ЦТ со штриховыми светофильтрами. Целью изобретения является повышение оперативности, достоверности и снижение трудоемкости измерений. На фиг. 1 изображена схема устро ства, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 - структура штрихового светофильтра. На пути монохроматического свет вого потока, например красной облас ти видимого спектра, падающего от монохроматора 1, последовательно располагаются полевой обьектив 2, блок 3 штриховых светофильтров, сос тоящий из корректирующего светофиль ра и , голубого штрихового светофильтра «5 и желтого штрихового светофильтра 6 , преобразователь 4 свет - сигнал. При сканировании потенциального рельефа, образованного цветокодированным световым потоком, прошедшим оптическую систему камеры с установленным в нем, например, только голубым штриховым светофильтром (фиг. 2) возникает цветовая поднесущая красного цветбделенного изображения, размах которой на выходе цветного сигнала красного цветоделенного изрбражения равен й1) (где коэффициент, учитывающий преобразование светового потока в электрический сигнал и учитывающий размерность;М, - коэффициент передачи электрического тракта на частоте цветовой поднесущей красного цветоделенного изображения; & () SL(I)- соответственно проиэведе ЗДЛ) SJi) ние спектральных коэффициентов пропускания полевого объектива 2, корректирующего светофильтра а и чувствительности преобразователя 4 свет-сигнал 5(Д) l - S()j|.-sin7/- характеристика цветоделения оптического канала камеры для красной области спектра. В этом выражении 5р(Л) - спектральная характеристика голубой полоски голубого штрихового светофильтра; - отношение ширины к шагу прозрачной полоски голубого штрихового светофильтра. Сомножитель i sin Е„г/ г J,П1 . г - есть коэффициент разложения в ряд Фурье импульсной последовательности для первой гармоники. Постоянная составляющая сигнала от красной области спектра при наличии только голубого штрихового светофильтра определяется выражениемV R(),S5-(A) Г., (л), (3) где Г„(() C.+ s(;) - (4) спектральный коэффициент пропускания голубого штрихового светофильтра для постоянной составляющей. Сомножитель - коэффициент разложения в ряд Фурье для постоянной составляющей импульсной последовательности. При наличии желтого светофильтра в оптической системе камеры его Пропускание влияет на размах сигналов первой гармоники и постоянной составляющей. Его спектральный коэффициент пропускания описывается вьфажением, аналогичным выражению (4). Ж,(Л) 1-3„(Л) ) (5) - отношение ширины к шагу прозрачной полоски желтого штрихового светофильтра. Выражения (1) и (3) с учетом пропускания желтого штрихового свеэпускания желтого штрртофильтра будут иметь вид у(л)(л) Жо(л) S|(;);: (6) V К(,1(,32;(Л) Жд(Л) Гд(Л) (7) Для сигналов синей, области о( Sg(;i); (8) У(А)КД8(Л) Го (Л) Ж(;), (9) гле Зр(Л) - характеристика цветоделения оптического канала камеры для синей области видимого спектра. Выражения (7) и (9) идентичны. Действительно, величина постоянной составляющей исходного сигнала для всех областей видимого спектра пропорциональна произведению спектральных коэффициентов пропускания голубого и желтого штриховых светофильтров. Она описывается выражением для всех участков спектра )К.,Мо8(Л) Го (А) Ж„(Л) (10) При кодировании двух (красной и синей) цветовых составляющих изображения, сигнал, соответствующий треть му цветоделенному изображению, в частности зеленому, выделяется матрици рованием видеосигналов: исходной постоянной составляющей с детектиро-ванными видеосигнала ми красного и синего цветоделенных изображений штриховых светофильтров к каждой области видимого спектра. Это пропускание количественно соответствует коэффициентам разложения в ряд Фурье для постоянной составляющей импульсной последовательности. При этом для красной области видимого спектра формирование постоянной составляющей определяется пропусканием голубого штрихового светофильтра Г ь- - Ког т И для зеленой области равно 1, для синей области определяется пропуска- желтого штрихового светофильтТаким образом, вес цветовых составляющих в исходном сигнале постоянной составляющей формируется в соотношениях

Vg(A)V(A)-V R(A) - У.,(Д) (11) (Л):У,(Л)(А) При матрицировании видеосигналов необходимо, чтобы (A)KRVg(A) для5г((А) 1; (12) (A)KgVg/) для Sr(A) 1;S,(A)0,(13) Рпе К - 2/7Г sinylnr Ког MO .

(15)

Из формул (6), (8) и (11) следует что прямое измерение сквозных характеристик чувствительности цветовых каналов камеры и последующий расчет характеристик цветоделения оптическ каналов оказывается трудоемким и может привести к большим погрешностям в виду множества входящих переменных величин.

Отношение же цветовых видеосигналов к исходной постоянной составляющей камеры не дает правильных результатов, поскольку вес постоянных составляющих каждого цвета в общем размахе постоянной составляющей различен и определяется пропусканием

Ч. () (1 - -) ; 1-8г(Л) ж (л) , (.19)

RAoS

цлн синей области видимого спектра

Из выражений (12), (13) и (19), (20) находим коэффициенты суммирования детектированных сигналов первых гармоник от структур штриховых светофильтров с исходным сигналом постоянной составляющей: для красной области

1 - Ког Mj

KR К г, М

Г1 1Г

для синей области

Ко М.

(22)

М

Ч я;

1Ж Одним из условий формирования опорного сигнала постоянной составляющей для измерения характеристик цветоделения оптических каналов камеры ЦТ со штриховыми светофильтрами является необходимость равенства постоянных составляющих от всех видов областей видимого спектра. Для этого необходимо увеличить вес V(A) и () в общем сигнале на величины: для красной области видимого спектра 5 Общее выражение для опорного сиг нала постоянной составляющей имеет вид V,n(A)V.(A)W,;(A).V,,,(M.. л(())1-5ДЛ)и )4 - cHl-5()rj)) (2 Для красной области видимого спектр 5(А} 0; S() 1; УопСЛ) 1. Для зеленой области видимого спектр S(/i) 1; S () 1; УопСЮ 1. Для синей области видимого спектра ) 1; 3,-(Л) 0; У„( ;) 1, Отношение вьфажений (6), (8), (11) и (23) дает характеристику цветодел ния оптических каналов. Для красной области S (Л) |1 j-Sr(); к,, (24) Для синей области SB -MfJ Ч -ЗжС) К (25 Для зеленой области 5 (Л). r,U)«,(A)f-5ДА1 К х;СА),(А1 () 1- ГДД|.уА)1-,,)-5ДА1(.)р-5«СЛ1 Г.1) Уравнения (24), (25) и (26) явля ются основными уравнениями способа измерения характеристик цветоделени оптических каналов камеры ЦТ со штриховыми светофильтрами. Устройство селекции сигналов и формирования опорного сигнала посто янной составляющей состоит из селектора 5 сигнала первой гармоники от структуры голубого штрихового светофильтра (селектора сигнала кра ного цветоделенного изображения), селектора 6 матрицируемого сигнала (сигнал зеленого цветоделенного изображения), селектора 7 сигнала первой гармоники от структуры желтого штрихового светофильтра (селектора сигнала синего цветоделенного изображения), селектора 8 постоянной составляющей исходного сигн ла, формирователя 9 опорного сигнал постоянной составляющей При проекции монохроматического светового потока от монохроматора 1 466 через полевой объектив 2, блок 3 кодирующих светофильтров на выходе преобразователя 4 свет - сигнал появляется постоянная составляющая видеосигнала, размах которой в соответствии с выражением (10) пропорционаленУ(Л)(Я)Гд(Л) Ж„(|), которая выделится селектором 8 постоянной составляющей и затем поступит на вход формирователя 9 опорного сигнала, а также на вход селектора 6 сигнала зеленого цвета. Одновременно с появлением постоянной составляющей Ьбразуются сигналы первых гармоник от структур штриховых светофильтров. Эти сигналы, соот етствующке выражениям (6) и (8), выделяются и детектируются селекторами первых гармоник от структуры голубого .штрихового светофильтра 5 и от структуры желтого штрихового светофильтра 7 и поступают на входы селектора 6 сигнала зеленого цветоделенного изображения, а также на второй и третий входы формирователя 9 опорного сигнала постоянной составляющей . Сигналы с выходов .селекторов 5 и 7 в формирователе 9 опорного сигнала постоянной составляющей, поступающим с выхода селектора 8. При этом коэффициенты суммирования составляют согласно выражению (14): yIЯ сигнала от голубого штрихового светофильтра 1 - Ког MO . V vr для сигнала от желтого штрихового светофильтра 1 - Кож Мо 8 К М, . Для известных конструктивных данных штриховых светофильтров и электрического тракта, например 0,5; М„ М,. 0,5; М,, Получаем коэффициенты суммирования й в - Измерив размах сигналов первых гармоник и опорного сигнала и вычислив их отношение, определяют значение ординат характеристик цве7

тодблителя оптич ских каналов камеры для данЕюй длины волны монохроматического излучения.

Измерение характеристик цветоделения оптических каналов камеры можно проводить относительно.размаха опорного сигнала при произвольном значении энергии входного излучения,

В этом случае размах опорного сигнала будет пропорционален энергии падающего светового потока и чувствительности преобразователя свет - сигнал.

6 7/. 468

Возможно также измерение характеристик цветоделения оптических каналов производить регулировкой интенсивности падающего монохрома5 тическогосветового потока в монохроматоре, поддерживая при этом постоянньгм размах опорного сигнала постоянной составляющей. При этом для определения значения ординаты to характеристик цветоделения оптических каналов достаточно измерить . размахи сигналов на выходах селекторов 5, 6 и 7.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЦВЕТОДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ КАНАЛОВ КАМЕРЫ ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ СО ШТРИХОВЫМИ СВЕТОФИЛЬТРАМИ, основанный на последовательном преобразовании монохроматического светового потока в цветокодированньй световой поток и цветокодированного светового потока в видеосигнал, разделении видеосигнала на сигнал постоянной составлякицей и сигналы первых гармоник от структур штриховых светофильтров , детектировании сигналов этих гармоник для получения матрицированного светового видеосигнала, отличающийся тем, что, с целью Ьовьшения оперативности, достоверности измерений и снижения трудоемкости измерений, формируют опорный сигнал постоянной составляющей путем суммирования исходного сигнала постоянной составляющей с детектированными цветовыми сигналами первых гармоник от структур штриховых светофильтров с коэффициентами суммирования, определяемыми по формуле М, k - к-М, oi Ni соответственно коэффигде К, циенты разложения в ряд Фурье для постос 9 янной составляющей и первой гармоники {-го (Л штрихового светофильтра; отношение коэффициенМо м тов передачи электри1i ческого тракта камеры для постоянной составлякщей и первой гарО) моники от структуры i-ro штрихового свето фильтра, 4ib после чего определяют характеристи4 ки цветоделения оптических каналов О) камеры цветного телевидения со штриховыми светофильтрами путем из. мерения отношения размахов детектированных сигналов первых гармоник от структур штриховых светофильтров и матрицированного цветового сигнала к размаху сформированного опорного сигнала постоянной составляющей.