СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА ИЗОБРАЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Советский патент 1995 года по МПК G01C21/24 H04B9/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в системах астронавигации, астроориентации и других измерительных системах, использующих датчики телевизионного типа.

Целью изобретения является уменьшение искажений сформированного сигнала изображения.

На фиг. 1 дана структурная схема устройства формирования сигнала изображения; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие выполнение последовательности операций способа и работу устройства.

Способ фильтрования сигнала изображения заключается в том, что на фотокатод телевизионной трубки проецируют изображения контролируемых объектов, формируют видеосигнал путем считывания потенциального рельефа с мишени трубки, определяют глубину потенциального рельефа на выбранном интервале регулирования и измеряют размах видеосигнала. При этом после измерения размаха видеосигнала производят регулирование глубины потенциального рельефа в выбранном интервале регулирования. Весь интервал регулирования глубины потенциального рельефа разбивают на ряд дискретных единичных интервалов, в начальной точке интервала определяют и запоминают исходное значение приращения размаха видеосигнала ΔU_о, при дальнейшем увеличении глубины потенциального рельефа определяют текущее приращение видеосигнала ΔU в каждом единичном интервале регулирования и при k 1,1-2 формируют сигнал изображения.

Для ускорения поиска оптимальной глубины модуляции потенциального рельефа после измерения исходного приращения видеосигнала ΔU_о определяют величину суммарного интервала регулирования, содержащего n_(i+1) единичных интервалов регулирования, определяемых из соотношения
n_(i+1)= где n_нi и n_кi число единичных дискретных интервалов регулирования, соответствующих начальной и конечной точкам выбранного интервала регулирования.

Измеряют размах видеосигнала и определяют его приращение ΔU_i в единичном дискретном интервале n_(i+1) сравнивают полученное значение ΔU_i с исходным приращением видеосигнала ΔU_o/k и приΔ U_i ≠ ΔU_o/k изменяют величину интервала регулирования. При ΔU_i < U_o/k конечную и начальную точки последующего интервала регулирования выбирают из условия
n_к(i+1) n_кi + n_(i+1),
n_н(i+1) n_нi.
При ΔU_i > ΔU_o/k конечную и начальную точки последующего интервала выбирают из условия
n_к(i+1) n_кi,
n_н(i+1) n_нi + n_(i+1) до достижения такого единичного интервала регулирования, при котором ΔU=Δ U_o/k.

Положение точки перегиба световой характеристики данного устройства при заданных условиях работы можно определить путем измерения приращения пиковых значений видеосигнала, поскольку начало спада величины приращения соответствует точке перегиба. Положение этой точки зависит от режима работы устройства, температуры мишени, тока луча и других факторов. Поэтому контроль работы устройства, а следовательно, и повторение операций способа должны производиться с некоторой периодичностью, зависящей от условий эксплуатации передающей телевизионной камеры и допустимых значений искажений сигнала изображения.

Устройство формирования сигнала изображения содержит датчик 1 телевизионного сигнала с подключенным к его входам исполнительным блоком 2 и генератором синхроимпульсов 3, а выходом одновременно соединенный с пороговыми блоками 4 и 5 параллельных цепей 6 и 7 и измерителем 8 размаха видеоимпульса, цифровые информационные выходы которого подключены к первому регистру 9, к сумматору 10 и первому цифровому компаратору 11. Последний соединен с датчиком 12 кода числа, а аналоговый информационный выход измерителя 8 размаха-видеоимпульса через делитель 13 напряжения подключен к пороговым блокам 4 и 5.

Первый регистр 9 и сумматор 10 соединены последовательно информационными шинами и подключены к второму регистру 14, который через матричный умножитель 15 подключен к первому входу второго цифрового компаратора 16, вторым входом связанного с сумматором 10. Синхровходы сумматора 10 и обоих регистров 9 и 14 подключены к синхронизатору 17, состоящему из счетчиков, триггеров и логических элементов.

Выходы больше (>) и меньше (<) цифровых компараторов 11 и 16 подключены к входам цифрового мультиплексора 18, установочные входы которого подсоединены к синхронизатору 17, соединенному входами с выходом равно (=) первого цифрового компаратора и генератором синхроимпульсов 3. Выходы цифрового мультиплексора подключены к регистру 19 последовательного приближения, синхровход которого через цифровой мультиплексор 18 подключен к синхронизатору 17, а выход через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 20 к исполнительному блоку 2.

Две параллельные цепи состоят из последовательно соединенных пороговых блоков 4 и 5, элементов И 21 и 22, счетчиков 23 и 24, связанных через генератор 25 тактовых импульсов с источником 26 управляющего сигнала, цифровых компараторов 27 и 28, вторые входы которых подключены к датчику 29 кода числа, а выходы (>) и )<) элементу И-ИЛИ 30.

Устройство работает следующим образом.

По сигналу "Пуск" перебрасывается триггер 32 (фиг.2,а), осуществляется сброс регистра 19 последовательного приближения, а затем подается импульс записи "1" в его старший разряд и на выходе ЦАП 20 формируется управляющее напряжение (фиг.2,з), соответствующее середине интервала регулирования. После некоторой задержки в синхронизаторе 17 формируется импульс (фиг.2,в) запуска измерителя размаха видеоимпульса и по истечении цикла измерения (фиг. 2, г) на вход цифрового компаратора 11 подается код числа, соответствующего размаху видеоимпульсов, который сравнивается с кодом, формируемым датчиком 12 кода числа. Через цифровой мультиплексор 18 в начальный момент к регистру 19 передаются сигналы цифрового компаратора 11. Если размах видеосигнала превышает заданный уровень, то на выходе (>) компаратора 11 формируется код логической "1" и в старший разряд регистра 19 записывается "0". Если же сигнал оказывается меньше требуемого уровня, то формируется код (< ) и в старшем разряде сохраняется логическая "1" (фиг.2,з). На втором этапе логическая "1" заносится в следующий старший разряд, снова измеряется размах видеоимпульсов и производится сравнение цифровых кодов цифровым компаратором 11. Это продолжается до тех пор, пока коды не совпадут и на выходе (=) компаратора 11 не появится сигнал логической "1" (фиг.2,д).

После установки размаха видеосигнала, позволяющего осуществить измерение приращения с требуемой точностью, синхронизатор 17 по сигналу логической "1" с компаратора 11 формирует сигнал управления, который осуществляет коммутацию цифрового мультиплексора 18. К регистру последовательного приближения через цифровой мультиплексор 18 оказывается подсоединенным цифровой компаратор 16, по сигналу с синхронизатора 17 в первый регистр записывается код размаха видеоимпульсов, на регистр 19 поступает импульс записи логической "1" в младший разряд (фиг.2,е) и на выходе ЦАП 20 формируется единичное приращение (фиг.2,е).

По окончании цикла измерения размаха видеоимпульсов цифровой код переписывается в сумматор 10, в этот же сумматор в инверсном коде подается код числа из первого регистра 9. В результате в сумматоре 10 формируется цифровой код приращения видеосигнала при первоначальном измерении, который затем переписывается во второй регистр 14. Величина первоначального приращения умножается на коэффициент 1/К в матричном умножителе 15 и поступает на второй цифровой компаратор 16, где сравнивается с измеренной величиной приращения при реализации алгоритма поиска. В случае совпадения кодов на цифровом компараторе 16 формируется код логической "1" окончания цикла измерений (фиг. 2,ж), который опрокидывает триггер 32 и поступает на элемент И-ИЛИ 31, разрешая прохождение сигналов с выхода двух параллельных цепей 6 и 7.

В дальнейшем работа устройства происходит следующим образом.

Видеосигнал с датчика 1 поступает на пороговые блоки 4 и 5,где сравнивается с установленным опорным напряжением, снимаемым с выхода делителя напряжения 13, подсоединенного к аналоговому информационному выходу измерителя 8 размаха видеоимпульса. При превышении опорных уровней формируются импульсы, которые в моменты соответствующие выбранной области изображения, определяемой сигналом "окошко", поступающим на элементы И 21 и 22 с измерителя 8, поступают на счетчики 23 и 24. Эти элементы сбрасываются в нуль импульсами с генератора 25 тактовых импульсов, который также представляет собой счетчик, на счетный вход которого подаются импульсы регулируемой частоты с источника 26. Это позволяет осуществлять регулировку времени накопления импульсов в счетчиках 23 и 24. К выходу последних подключены цифровые компараторы 27 и 28, на которых производится сравнение числа поступивших импульсов с некоторым заданным числом N, зависящим от числа кадров накопления и количества контролируемых объектов.

Если размах видеосигнала совпадает с верхним или нижним уровнем опорного напряжения, то в соответствующем счетчике 23 или 24 будет накоплено N импульсов. При превышении опорного уровня в соответствующем счетчике накопится большее число импульсов, а при уменьшении размаха видеоимпульсов число импульсов в счетчиках будет меньше N. Выходы цифровых компараторов 27 и 28 (соответственно >, > и <, <) объединены на элементе И-ИЛИ 30. Поэтому при выходе видеоимпульсов за пределы интервала, определяемого опорным напряжением, снимаемым с делителя 13, в сторону увеличения или уменьшения их размаха (пикового значения), с выхода элемента И-ИЛИ 30 поступает код логической "1" на триггер 32, который формирует сигнал запуска синхронизатора 17 (фиг. 2, а). Повторяется весь цикл установки оптимальной глубины потенциального рельефа на мишени передающей телевизионной трубки с учетом произошедших измерений условий регистрации изображения контролируемых объектов.

1. Способ формирования сигнала изображения, заключающийся в том, что проецируют изображение контролируемых объектов на фотокатод передающей телевизионной трубки, формируют видеосигнал путем считывания потенциального рельефа с мишени трубки, измеряют размах видеосигнала и регулируют глубину потенциального рельефа в выбранном интервале регулирования, отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажений сформированного сигнала изображения, после измерения размаха видеосигнала разбивают интервал регулирования на i-дискретных единичных интервалов, в начальной точке интервала определяют и запоминают исходное значение приращения размаха видеосигнала ΔU_o, определяют текущее приращение видеосигнала ΔU в каждом дискретном единичном интервале регулирования и при

формируют сигнал изображения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после измерения исходного приращения видеосигнала определяют величину суммарного интервала регулирования, содержащего n(i + 1) единичных дискретных интервалов регулирования, определяемых из соотношения

где n_нi и n_кi число единичных дискретных интервалов регулирования, соответствующих начальной и конечной точкам выбранного интервала регулирования,
измеряют размах видеосигнала в единичном дискретном интервале n(i + 1) и определяют приращение ΔU_i видеосигнала в этом единичном дискретном интервале, сравнивают полученное значение с исходным приращением видеосигнала ΔU_o/K и при ΔU_i ≠ ΔU_o/K изменяют величину интервала регулирования. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что при ΔU_i< U_o/K конечную и начальную точку интервала регулирования выбирают из условия
n_к(i+1) = n_нi+ n_(i+1),
n_н(i+1) = n_нi.
4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что при ΔU_i> ΔU_o/K конечную и начальную точку интервала регулирования выбирают из условия
n_к(i+1) = n_кi,
n_н(i+1) = n_нi+ n_(i+1).
5. Устройство для формирования сигнала изображения, содержащее датчик телевизионного сигнала, входы которого подключены к генератору синхроимпульсов и исполнительному блоку, а выход соединен с входом измерителя размаха видеоимпульсов и с входами двух цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных порогового блока, элемента И, счетчика и цифрового компаратора с подключенным к нему датчиком кода числа, а также источник управляющего сигнала, через генератор тактовых импульсов соединенный с входом счетчика каждой цепочки, отличающееся тем, что, с целью уменьшения искажений сформированного сигнала изображения, в него введены дополнительный датчик кода числа, выход которого соединен с третьим цифровым компаратором, последовательно соединенные первый регистр, сумматор, четвертый цифровой компаратор и триггер, последовательно соединенные синхронизатор, цифровой мультиплексор, регистр последовательного приближения и цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с входом исполнительного блока, а также второй регистр, вход которого соединен с выходом сумматора, а выход через матричный умножитель подключен к другому входу четвертого цифрового компаратора, а также два элемента И ИЛИ и делитель напряжения, выходы которого соединены с входами пороговых блоков, при этом первый вход измерителя размаха видеоимпульсов подключен к выходу генератора синхроимпульсов, второй вход с выходом датчика телевизионного сигнала, третий вход с входом делителя напряжения, четвертый вход с выходом синхронизатора, пятый вход с входами элементов И, а выходы соединены с входами третьего цифрового компаратора, первого регистра и сумматора, входы первого и второго регистров и вход сумматора подключены к выходам синхронизатора, дополнительные выходы третьего цифрового компаратора соединены с одними входами цифрового мультиплексора, другие входы которого соединены с выходами четвертого цифрового компаратора, выходы генератора синхроимпульсов и третьего цифрового компаратора соединены с входами синхронизатора, а выходы первого и второго цифровых компараторов подключены к входу первого элемента И ИЛИ, выход которого через второй элемент И ИЛИ соединен с входом триггера.