Адаптивная телевизионная камера на матрице приборов с зарядовой связью Советский патент 1987 года по МПК H04N5/235 

113273232

Изобретение относится к гелевиде-тижению минимальной шумовой составлянию и может быть использовано приющей ошибки измерения при заданной

построении системы технического эре-нелинейной соотавляющей ошибки. При

ния промышленных роботов, предназна-этом,- на выходе первого компаратора 8

ченных для установки деталей и сбор- вырабатывается единичньп логический

ки узлов. ,уровень, который воздействует на

Цель изобретения - повышение чув-формирователь 5 управляющих напря е- ствительности телевизионной камерыний, в результате чего накопление запри передаче неподвижных и подвиж- дряда текущего кадра в секции накоп- Ных объектов.ления матрицы 2 ПЗС прекращается и

На фиг, 1 изображена структурнаяпроизводится перенос накопленного за- электрическая схема адаптивной теле-ряда в секцию хранения и дальнейший визионной камеры на матрице прибороввывод сигнала текущего кадра. Если в с зарядовой связью (ПЗС); на фиг.2 - поле зрения ТВ камеры появляется дви- условные изображения деталей темногожущаяся деталь (фиг. 2,6), то на выцвета - q, блестящих - б и движущих-ходе блока 13 вычитания появляется ся - i, а также осциллограммы строкисигнал межкадровой разности, модуль сигнала изображения, иллюстрирующиепикового уровня которого через форми- появление шумовой, нелинейной и ли- рователь 12 абсолютной величины на- -.нейной составляющих ошибки измерения;пряжения сигнала и второй пиковый на фиг. 3 - свет-сигнальная характе-детектор 1t поступает на входы вто- ристика матрицы ПЗС, иллюстрирзгющаярого 9 и третьего 10 компараторов. выбор пороговых напряжений.Если пиковый сигнал модуля межкадроАдаптивная телевизионная (ТВ) ка- 25 °й-разности превьш1ает второй порогомера на матрице ПЗС (фиг. 1) содер- вый уровень (фиг. 3), то через один

жит оптический блок 1, матрицу 2 ПЗС,кадр время кадра уменьшается в два

видеоусилитель 3,, блок 4 измеренияраза. Если сигнал находится в предезаряда, формирователь 5 управляющихлак между вторым и третьим пороговы- напряжений, первый пиковый детектор 6, .Р ми уровнями, то время кадра не измепервый блок 7 памяти, первый 8, вто-няется, если сигнал находится ниже

РОЙ 9 и третий 10 компараторы, второйтретьего порогового уровня, то через

пиковый детектор 11, формирователькадр время кадра увеличивается в два

12 абсолютной величины напряженияраза,, Нужно отметить, что в любом

сигнала, блок 13 вычитания, умножи-случае, напряжение выходного сигнала

тель 14 напряжений, делитель 15 на-не может превышать первого пороговопряжений и второй блок 16 памяти.го напряжения, так каК при достиже-.

Адаптивная телевизионная камерании им этого напряжения вне зависина матрице ПЗС (фиг. 1) работает еле-мости от информации о движении детадующим образом.,пи, включается перенос накопленного

Изображение детали (фиг. 2а,б,в)заряда для защиты матрицы 2 ПЗС от

с помощью оптического блока 1 проеци-пересветкй и возрастания нелинейной

руется на секцию накопления матрицысоставляющей ошибки. Второе и третье

2 ПЗС. БЛОК 4 измерения заряда, под-поро говые напряжения выбираются из

ключенный к накапливающему заряд элек-условия достижения компромиссных сотроду секции накопления матрицы 2 ПЗС,отношения между шз мовой, нелинейной

формирует на своем выходе монотонно :и линейной составляющими ошибки изменарастающее напряжение, пропорцио-рения размеров движущейся детали,

нальное текущему уровню накапливаемо-При этом, третьего пороговое напряго заряда. Это напряжение сравнивает-жение должно превьш1ать второе по

ся в первом компараторе 8 с первымкрайней мере в 2,5 раза для обеспепороговым напряжением, которое соот-чения устойчивости автоматического

ветствует уровню сигнала вблизи уров-регулирования частоты кадров. Умножиня насыщения матрицы 2 ПЗС (фиг. 3).тель 14 и делитель 15 напряжений

Равенство напряжения на выходе блокапредназначены для обеспечения возмож4 измерения заряда первому порогово-ности межкадрового вычитания при разму напряжению соответствует макси-личных временах соседних кадров и вымальному отношению сигнал/шум на вы-делении только информации о движении,

ходе ТВ камеры и, следовательно, дос-что особенно важно в условиях неста3

бильной подсветки. Сигнал на входе первого блока 7 памяти пропорционале интегральноьгу уровню сигнала текущего кадра, а на его выходе - сигналу предыдущего кадра. На выходе делителя 15 напряжения выделяется отношени уровней освещенности в соседних кадрах (отношение уровней накопленных зарядов). Это отношение поступает на вход умножителя 14 напряжений. Если соседние кадры одинаковы, то видеосигнал предыдущего кадра проходит через умножитель 14 без изменения, и после межкадрового вычитания разностный сигнал равен нулю для всех элементов изображения. В этом случае частота кадров регулируется в соответствии с уровнем освещенности неподвижной детали (по первому пороговому напряжению), и ТВ камера реализует максимальное отношение сигнал/ шум и сигнал/нелинейная ошибка, что обеспечивает максимальную точность измерения. Если за время кадра произошло изменение освещенности наблюдаемого пространства и детали (например за счет случайного колебания напряжения осветительной сети), то на выходе делителя 15 напряжений появляется напряжение пропорциональнее отношению освещенностей в соседних кадрах. Но так как напряжения видеосигналов текущего и предьщущего кадров во всех элементах изображения также пропорциональны отношению освещенностей, то на выходе блока 13 вы- читания снова будет нулевой сигнал и ложная тревога о кажущемся движении детали не пройдет в систему автоматического регулирования частоты кадров телекамеры. Если же произошло движение наблюдаемой детали, то в соответствующих (как правило краевых) участках изображения детали сигнал межкадровой разности будет отличен от нуля. ТВ камера будет перестраивать (уменьшать) время кадра для достижения наилучшего соотнощения между шумовой, линейной и нелинейной составляющими ошибки измерения для движущейся детали, при этом также будет обеспечена максимальная точность измерения геометрических размеров и координат местоположения деталей.

7323

Ф а р м у л

изобретения

Адаптивная телевизионная камера на матрице приборов с зарядовой связью, содержащая последовательно включенные оптический блок, матрицу приборов с зарядовой связью (ПЗС) и видеоусилитель, выход которого являе.тся выходом устройства, а также последовательно соединенные блок измерения заряда, первый пиковый детектор и первый блок памяти, сигнальный выход блока измерения заряде подключек к накапливающему электроду секции накопления матрицы ПЗС, остальные электроды матрицы ПЗС подключены к выходам первой шины управления формирователя управляющих напряжений,

синхро1П1зирующий вход которого является входом тактовых импульсов, входы управления блока измерения заряда соединены с выходами второй шины управления формирователя управляющих напряжений, отличающаяся тем, что, с целью повьшения чувствительности телевизионной камеры при передаче неподвижных и подвижных объектов, выход блока измерения заряда соединен через введенный первый компаратор с входом управления переносом заряда формирователя управляющих напряжений, между выходом видеоусилителя и первым входом управления временем накопления заряда формирователя управляющих напряжений включены введенные и последовательно соединенные второй блок памяти, умножитель напряжений, блок вычитания, формирователь абсолютной величины напря- жения сигнала, второй пиковый детектор и второй компаратор, первьй вход которого объединен с первым входом введенного третьего компаратора, выход которого соединен с вторым входом управления временем накопления зарядов формирователя управлякяцих напряжений, при этом второй вход умножителя напряжений соединен с выходом введенного делителя напряжений, два входа которого соединены с входом и выходом первого блока памяти, причем вторые входы первого, второго и третьего компараторов являются входами первого, второго и третьего

пороговых напряжений соответственно.

ерноя деталь

1327323

U/t

:э

ai

K««..-f«W %A «№a

&Uuj -wtjMOdaff состав юи4ал ошибки

...j cmuHHinu детали

I-

лиц

Влестящо } детом

ЕЗ

нелинейна и состав- ляющал ouuudfftf

Истинньш кон- У ту1з детали

движущаяся деталь У1зо5рам(ение

ш

w Уровень насыщения

и ил

Осц

1лорогобое напряжение

2-е пороговое тлрятте

13-е пороговое иалрятение

Уровень шума

ФЦ8. 3

ВНИИПИ Заказ 3400/56

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

и ил -линейная состаЗлян}щай ошибки Осцилпоеранна i-u строки

Тираж 638 Подписное

Изобретение относится к телевидению (ТВ). Цель изобретения - повышение чувствительности ТВ камеры 1фи передаче неподвижных и подвижных объектов. ТВ камера содержит оптический блок 1, матрицу 2 приборов с зарядовой связью, видеоусилитель 3, блок измерения 4 заряда, формирователь 5 управляющих напряжений, пиковые детекторы 6 и 11, блоки памяти (БП) 7 и 17, компараторы 8, 9 и 10, формирователь 12 абсолютной величины напряжения сигнала, блок вычитания (БВ) 13, умножитель 14 напряжений и делитель 15 напряжений. В устр-ве осуществляется выбор трех пороговых напряжений, которые соответствуют максимальному отношению сигнал/шум на выходе ТВ камеры и, следовательно, достижению минимальной шумовой составляющей ошибки измерения при заданной нелинейной составляющей ошибки, а также достижению компромиссных соотношений между шумовой, нелинейной и линейной составляющими ошибки измерения размеров движущейся детали. Цель достигается за счет обеспечения максимальной точности измерения с помощью введенных компараторов 8, 9 и 10, детектора 11,. формирователя 12, БВ 13, умножителя 14, делителя 15иБП16.3ил. З-епгуатЙх § л