Способ коррекции искажений телевизионных сигналов и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК H04N7/18 

Изобретение откосится к технике телевидения и может использоваться для наблюдение объектов с аэрокосмических носителей.г

Цель изобретения н части способа коррекции атмосферных искажений телевизионных сигналов - повьипение ,точности коррекции.

Цель изобретения в части спектро- fO зональной телевизионной системы - повышение точности спектрозональных измерений за счет более точной коррекции атмосферных искажений.

На фиг.1 приведена структурная 15 электрическая схема спектрозональной телевизионной системы; на фиг,2 - эпюры напряжения, поясняющие работу спектрозональной телевизионной системы,20

Спектрозональная телевизионная система содержит объектив 1, спектро- зональные телевизионные каналы (СТВК) 2, 3 и 4, блоки 5 и 6 вычитания,фильт- ры 7 и 8 нижних частот, блок 9 реги- 25 страции, распределитель 10 сигналов, таймер 11J синхрогенератор 12, так- товьм генератор 13, формирователь 14 сигналов управления разверткой по горизонтали, аттенюаторы 15 и 16, бло- ЗО ки 17 и 18 деления, регистры 19, 20 и 21 хранения, платформу 22 иэмерн- тельньк Каналов с электромеханическим приводом 23, измерительные каналы 24, 25 и 26, оптическую систему 27, 6гр.аничител ь 28 поля зрения, входной коммутатор 29, полосовой фильтр 30, проходной коммутатор 31, управляемьй интегратор 32, аналого- цифровой преобразователь 33, вращаюпийся поля- . ризатор 34 с электромеханическим приводом 35, выходной коммутатор 36, три элемента 37, 38 и 39 памяти, два блока 40 и 41 сравнения, два датчика 42 и 43 крайнего положения платформы, формирователь 44 управляющих импульсов вращения поляризатора, инвертор 45 импульсов перемещения платформы, формирователь 46 управляющих импульсов перемещения платформы и

коммутатор 47 памяти.

IПри этом каждый из N спектрозональных телевизионных каналов 2, 3 шш 4 содержит светофильтр 48, входную диафрагму 49, формирователь 50 тeлeв f-зионного сигнала н усилитель 51 телевизионного сигнала.

Каждый из N измерительных каналов 24, 25 и 26 содержит свето4)ильтр 52

35

.- 45

г

ч- fO 15 20

о- К) ьт- 25 , ЗОм , .

51

в

35

45

измерительного канала, фотоэлектрический преобразователь 53 н усили- тель 54 измерительного канала.

Способ коррекции искажений телевизионных, сигналов осуществляется в спектрозональной телевизионной системе следуюадто образом.

Каждый из N СТВК 2, 3 и 4 состоит из оптически связаяньЕх светофильтра 48, входной диафрагмы 49 и формирователя 50 телевизионного сигнала, выход которого подключен к входу усилителя 51, Формярователи 50 управляются сигналом, полученным с формирователя 14 сигналов управления разверткой по горизонтали. Общая синхронизация всех блоков производится синхрогенератором 12. Источником сигнала эталонной частоты является тактовьй генератор 13.

Отраженный от объектов наблюдения световой поток, содержаащй информацию о спектральных характеристик объектов, и сигнгш, пропорциональный помехе обратного рассеяния, собираются в угле поля зрения СТВК 2, 3 и 4 с помопцзЮ объектива t и в ограниченном Поле зрения измерительньрс каналов 24, 25 и 26 при фиксированном положении в поле зрения СТВК 2, 3 и 4 с помощью оптической системы 27 и ограничителя 28 поля зрения, представляющего собой в простейшем случае бленду, обеспечивающую угол поля зрения, равный десяти элементам разрешения СТВК 2, 3 и 4 на поверхности объектов наблюдения в надире,

Сигнал одного из СТВК 2, 3 и 4 принимается за опорный по условию, что отношение помехи обратного рассеяния (пор) к сигналу от объекта наблюдения в этом спектральном интервале максимально. Из сигнала опорного канала (в данном устройстве это СТВК 4) формируются корректирующие сигналы для остальных СТВК 2 и 3, равные составляющим ТВ-сигналов, про- порционйльных величине ПОР, путем распределения с помощью распределителя 10 сигналов ТВ-сигнала СТВК 4 на N-t ТВ-сигналов, ослабления их в аттенюаторах 15, 16 до величийы, определяемой коэффициентами коррекции К , с последующим вычитанием их из еоответствуюкщсс ТВ-сигналов N-1 СТВК 2, 3 в блоках 5 и 6 вычитания.

Скорректированные ТВ-сигналы N-t СТВК 2, 3 ограничиваются по спектру

31

фильтрами 7 и 8 нижних частот для согласования с полосой прогтускания блока 9 регистрации, которьй в зависимости от требований, может представ- лять собой видеомагнитофон, видеокон трольиое устройство или приемньй фототелеграфный аппарат.

Платформа 22 измерительных каналов 24, 25 и 26 закреплена на оси электромеханического привода 23 платформы, представляющего собой, например, шаговый двигатель. Платформа 22 перемещается в щели несущей конструкции, на которой закреплен злект- ромеханический привод 23 платформы. Угловые размеры щели определяются УСлом поля зрения СТВК 2, 3 и 4. На краях щели установлены датчики 42 и 43 крайнего положения платформы представляющие собой в простейшем случае электромеханические контакты реле.

Ограничитель 28 поля зрения, представляющий собой бле1оду или непро- зрачный тубус, закреплен во внутреннем кольце подшипника вращения, внешнее кольцо которого закреплено на лицевой стороне платформы 22 измерительных каналов. Внутри ограничителя 28 поля зрения закреплен вращающийся поляризатор 34. На лицевой стороне .платформы 22 внутри ограничителя 28 поля зрения закреплена полая трубка с внешним диаметром, меньшим внутрен- него диаметра ограничителя 28 поля зрения. Внутри нее установлена оптическая система 27, собирающая световой поток в угле поля зрения ограничителя 28 поля зрения и создающая на выходе коллимированный-световой пучок. За ней располагается свето- фипьтр 52, являющийся в данной конструкции секционным. За калщой секцией светофильтра, характеризуемой собственным спектральным коэффициенте пропускания, располагается фотоэлектрический преобразователь 53. Усилители 54 измерительных каналов 24, 25 и 26 располагаются на внутренней поверхности платформы 22.

Вращакндийся поляризатор 34 приводится в движениб- с помощью механи- .ческой передачи вращающегося момента с оси электромеханического привода 35 , представляющего собой синхронный двигатель переменного тока.

При фиксированном положении платформы 22 измерительных каналоэ све

j.

ю 15 2.0

25 ЗО

5

0

5

174

товой поток, ограниченный апертурным углом ограничителя 28 поля зрения, модулируется врап ,аю1цимся поляризатором ЗА с помощью электромеханического привода 35. Электрой ханический привод 35 управляется последовательностью импульсов нагфяжения в виде меандра необходимой амплитуды, сдвинутых относительно друг друга на 90 градусов, формируемых в формирователе 44 управляющих импульсов вращения поляризатора из последовательности импульсов, поступающих на него с вьг- хода синхрогенератора 12.

Промодуяированный световой поток собирается оптической системой 27 и спектрально разделяется светофильтрами 52 измерительных каналов 24, 25 или 26 и преобразуется в электрические сигналы в фотоэлектрических пре- образовлтеллх 33. С выходов фотоэлектрических преобразователей 53 сигналы поступают на входы усилителей 54, компенсирующих разброс коэффициентов пропускания спстофильтроп 52 в различных спектральиьг : интервалах и не- . равномерность чувствительности фотоэлектрических преоОразопателен 53, а также обеспечивающих необходимое ус; леиие сигналов для дальнейшей об- . работки.

Вычисление коэффициентов коррекции К осуществляется в течение несколь- с(тх периодов телевизионной развертки и коррекции ТВ-сигналов СТВК 2, 3 и 4 каждой строки при постоянных коэф- - фициентах коррекции К;, что позволяет значительно упростить электрическую и оптико-механическую схемы-устройства. Ошибки коррекции в этом слу чае, как показьшает анализ статистики пространственной изменчивости.величины ПОР, оказываются незначительHbiMH..,

На фиг.2,а графически показаны несколько периодов развертки ТВ-сигнала одного из СТВК 2, 3 или 4. В момент времени tj синхрогенератор 12 формирует импульсы переключения входного и выходного коммутаторов 29 и 36 син хронно таким образом, чтб на выходе входного коммутатора 29 появляется сигнал, например, опорного измерительного канала 26. Сигнал на выходе полосового фильтра 30, настроенного на частоту модуляции, представ- , лен на фиг. 2, б. Проходной комму-, татор 31 вкхвочен так, что сигнал с

вьжода полосового фильтра 30 посту- - пает на вход управляемого нктегра™ тора 32.

В момент времени t, синхрогенара- тор 12 формирует импульсы управления сбросом управляемого интегратора 32, аналого-цифровым преобразователем 33 входным 29 и выходным. 36 коммутатора ми и регистром 21 хранения. Приблизительный вид этих импульсов представлен на фиго 2, г. По заднему сре зу этих импульсов осуществляется аналого-цифровое преобразование сигнала (фиг. 2, в) с управляемого интегратора 32 в аналого-цифровом преобразователе 33. Цифровой код, соот- ветствуюпщй усредненному значению сигнала опорного канала, запоминаетс в регистре 21 хранения.

В моменты времени t, и t,. цикп повторяется,и цифровые коды значенай сигналов с измерительных каналов 24, 25 записьшаются в соответстйующие регистры 19, 20 хранения. Таким образом за время строки заполняются все регистры 19, 20 и 21 хранения информацией с соответству ощих измерительных каналов 24, 25 и 26

Во время обратного хода ТВ-развертки (момент времени tg) синхро- генера гор 12 формирует импульс управления блоками 17 м 18 деления (фиг. 2,д). В блоках 17 и 18 деления осуществляется вычисление коэффициента коррекции К; путём деления значений, записанных в регистры 19 и 20 хранения, на значения, содержащееся в регистре 21 N-ro измерительного каяала 26. Вычисленные значения коэффициентов К; запоминаются в блоках. 17 и 18 деления до следующей операции деления.

Цифровой код на выходе блоков 17 и 18 деления определяет необходимое ослабление ТВ сигнала Ы-го СТВК 2 для формирования сигналов коррекции в аттенюаторах 15 и 16, Коррекция ТВ-сигналов осуществляется в блоках 5 и 6 вычитания по формуле

а .

а I К- а у,

1, 2. 3,«..,N-n

где 3,- .

а: и а- телевизионный сигнал до к

после коррекции.

В определенные, наперед заданные мстенты времени, определяемые из предстоящих условий наблюдения, таймер 11 формирует сигнал прерывания

5

5

0

5

5

0

5

работы синхрогенератора 12 (момент времени tg), который формирует управ- ляккдие импульсы для входного коммутатора 29J к входу которого подключен опорньпЧ измерительньвЧ канал 26, а выход входного комьгутатора 29 подключен к входам первого элемента 37 памяти, первого блока сравнения и коммутатора 47 папятн через после- доватально соединенные полосовой фильтр 30 и проходной коммутатор 31.

Сигналы управления через инвертор 45 импульсов перемещения платформы поступают на электромеханический привод 23 платформы 22.

Платформа 22 измерительных каналов перемещается до крайнего положения, которое фиксируется одним из датчиков 42 или 43 крайнего положения (tq), которые вырабатывают сигналы, поступающие на соотнетствую- входы синхрогенератора 12, инвертора 45 импульсов перемещения ш атформы и коммутатора 47 памяти (фиг. 2, ж).

В соответствии с Rмпyльcoм датчика 42 крайнего положения инвертор 45 импульсои пь ремещения платформы изменяет полярность управляющих импульсов перемещения платфоркь 22 па про™ тивоположнуга. Платформа 22 приходит в движен те и начинается первое сканирование поля зрения СТВК 2, 3 и 4 полем зрения измерительных каналов 24, 25 и 26. Сигнал на выходе полосового фильтра 30 представлен на фиг. 2е,

В тот же момент времени t коммутатор 47 памяти подключает выход проходного коммутатора 31 к информационному входу второго элемента памяти, а синкрогенератор формирует импульсы синхронизации элементов 37j 38 и 39 памяти.

С момента начала синхронизирующих импульсов t ,д первьй элемент 37 памяти осуществляет задержку изменяющегося в процессе сканирования сигнала опорного измерительного канала 26 (фкг, 2 i)3) на один такт на первом входе первого блока АО сравнения, рредстааляннцего собой,компаратор.

В первом блоке 40 сравнения текущее значение сигнала опорного измерительного канала 26 сравнивается с задержанным на одни такт. Момент превышения задержанного сигнала над текущим определяет максимальное значе

иие сигнала при сканировании. В этот момент первый блок 40 сравнения вырабатывает импульс управления второг элемента 38 памяти, работавшего до этого момента аналогично первому элементу 37 памяти (фиг. 2, и), по которому прекращается перезаписывание информации и сохраняется максимальное значение на первом входе второго блока 41 сравнения.

Платформа 22 измерительных каналов продолжает перемещаться до противоположного крайнего положения, фиксируемого одним из датчиков 43 крайнего положения (tj). По сигналу, вырабатываемому датчиком 43 крайнего положения инвертируются управляющие импульсы перемещения платформы в инверторе 45 импульсов перемещения платформы и начинается второе сканирование в противоположном на- правлении. При этом коммутатор 47 памяти переключает вьйсод полосового фильтра 30 на информационный вход третьего элемента 39 памяти.

Сигнал на выходе третьего элемента 39 памяти показан на фиг. 2, к. Как и при первом сканировании, момен совпадения задержанного сигнала и текущего (t ) определяет положение поля зрения измерительных каналов 24, 25 и 26 при максимальном сигнале опорного измерительного канала 26. Совпадение максимальных значений сигналов при первом и втором скани- ровании фиксируется DO втором блоке 41 сравнения, выполненном аналогично первому. По сигналу, вырабатываемому вторым блоком 41 сравнения и поступающему на вход синхрогенерато- ра 12 (фиг. 2,л), прекращается формирование импуль ов перемещения платформы в формирователе 46 управляклцих импульсов перемещения платформы и подача синхроимпульсов на элементы

37, 38 и 39 памяти. Проходной комму татор 31 подключает выход полосового фильтра 30 к входу управляемого интегратора 32. Вычислеине коэффициентов коррекции начинается в начале очередной строки ТВ-сигнала и продолжается до последукщего цикла перемещения гогатформы 22 измерительных каналов.

форм-ула изобретения

1. Способ коррекции искажений те- левизионньЕк сигиалов, включающий при0

- Q

е

5

0

5

0

ем оптического сигнала объекта, разделение, его по.спектру на N составляющих со спектральными интервалами i 1, 2, 3,..., N, преоб- раэоваяиа i-й составляющей в i-й телевизионный сигнал а-, коррекцию N-1 телевизиоиньсх сигналов по фop тyлe

af а. - К а,

где j 1, 2, 3 ,..., Ы ;

К - кoэффv цl eит коррекции, ri преобразование скорректированных телевизионных снгиалов в видимое изображение,о тличающййся тем, что, с целью повыте шя точ- коррекции, после приема оптического сигнала объекта формируют путпм разделения из него измерительной опт1гчаскшТ сигнал, поляризаци- онь о модулируют,разделяют по спектру на N составляющих со спектральными интервалами & f и преобразуют каждую составляющую измерительного оптического сигнала в- измерительньй электрический сигнал U,, по которым вычисляют , N-I коэ4к})1ц 1ентов корреки;

дн;-; К

UN

2.Способ по 1. If о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что угол поля зрения измерительного оптического сигнала формируют меньше угла поля зрения

. оптического сигнала объекта.

3.Способ по п. 2, отличающийся тем, что производят сканирование полем зрения измерительного оптического сигнала в поле зрения оптического сигнала объекта, определяют максимальное значение электрического измерительного сигнала NWOK фиксируют поле зрения измерительного оптического сигнала в положении, соответствующем достижению максимального значения Vf .

4.Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее N спект- розональных телевизионных каналов, каждый из которых включает оптически связанные светофильтр, вхрдную диафрагму и формирователь левизионно- го сигнала, выход которого подключен к входу усилителя телевизионного сигнала , выход которого является выхо- дим спектрозонального телевизионного

канала, объектив, оптически связан ный со светофильтрами всех спектро- зонапьных телевизионных каналов, N-1

9.1

фильтров нижних частот, входы которых соединены через соответствующие блоки вычитания с выходами соответст вушдкх спектроэональных телевизион- ньж каналов, распределитель сигналов, вход которого соединен с выходом N-ro спектрозонального телевиэи- ониого Ке1нала, а выходы - с входами соответственно N-1 аттенюаторов, вы ходы которьЕХ соединены с вторыми входами соответствующих блоков вычита

0

щаюоишся поляризатор с электромеханическим приводом, оптическая система и N измерительных каналов закреплены на платфйрме измерительных канало.в с электромеханическим приводом, выход входного коммутатора соединен через последовательно включенные полосовой фильтр, проходной коммутатор, управляемый интегратору аналого-цифровой преобразователь с входом выходного коммута

Изобретение может использоваться для наблюдения объектов с аэрокосмических носителей и позволяет повысить точность коррек1ши. Способ состоит в том, что принимают оптический сигнал объекта, содержа- . щий информацию о спектральных х-ках объектов, разделяют его по спектру на N составляющих со спектральиымн интервалами . Одну из спектраль- кых составляющих принимают за опорную н из нее путем разделения формируют измерительный опорньвЧ сигнал, которьп поляризациоинр модулир пс т и разделяют по спектру па N составляющих со спектральными интервалами Л X ;. Каждую составляющую измерительного оптического сигнала преобразуют в измерительный эл. сигнал, по которому по формуле вычисляются коэф. коррекции. Эти коэф. используются для коррекции н соответствии с формулой остальных спектральных составляющих оптического сигнала, преобразованных в ТВ-сигналы, N-1 скорректированных ТВ-сигналов преобразуются в видимое изображение. Устр-во, реализующее способ, обеспечивает повышение точности Спектрозональных измерений за счет более точной коррекции атмо- сферньрс искажений. 2 с.п. ф-лы, 2з.п. ф-лм, 2 ил. СЛ С

30

ния, тактовый генератор, формирователь сигналов управления разверткой по горизонтали, выход которого сое- jj динен.с управляюпщми входами каждого формирователя телевизионного сигналаj и блок регистрации, входы которого соединены с выходами соответствующих фильтров нижних частот, о т л и 20 чающееся тем, что, с целью повьшения точности спектрозонапьных измерений за счет более точной коррекции атмосферных искажений, в него введены вращающийся поляризатор с 25 электромеханическим приводом, огра- ничитель поля зрения, оптическая сис- тема, N идентично выполненных измерительных каналов, Состоящих из последовательно оптически связанных светофильтра измерительного канала, фотоэлектрического преобразователя И соединенного с ним усилителя измерительного канала, входной, проходной, выходной коммутаторы и KOMS-cy- татор памяти, полосовой фильтр, управляемый интегратор, аналого-цифровой преобразователь, N-1 блоков деления, N регистров хранения, платфор - ма измерительных каналов с электро- механическим приводом, два датчика крайнего положения платформы, инвертор импульсов перемещения 1гпатформы, формирователь управляющих импульсов вращения поляризатора и формирователь управляющих импульсов перемещения платформы, таймер, синхрогене- ратрр, первый, второй и третий элементы памяти, первый и второй блок сравнения, причем ограничитель поля зрения оптически связан по входу 50 с объективом, а по выходу через вращающийся поляризатор с электромеханическим приводом и оптическую систему оптически связан с входами N измерительных каналов, выходы ко- 55 торьк соединены с соответствующиь1и входами входного коммутатора, при этом ограничитель поля зрения, вра35

40

45

0

j 0 5 0

5

0

5

тора, N выходов которого соединен с входами соответствующих регистров хранения, БЬКОДЫ N-1 регистров хранения соединены с первьми входами соответствующих блоков деления, вторые входы которых соединены с выходом регистра хранения, а их выходы - с управляющими входами соответствующих аттенюаторов, второй выход проходного коммутатора соединен с информационным входом первого элемента памяти, с BTopbiM входом первого блока, сравнения и с входом коммутатора памяти, вькод первого элемента памяти соединен с первым входом первого блока сравнения, выход которого соединен со стробирующими входами второго и третьего элементов памяти, информационные входы которых соединены с соответствующими выходами KOMMyTaroipa памяти, а выходы - с соответствуюп1ими входами второго блока сравнения, выход которого соединен с соответств%тощнм входом синхро- генератора, выход формирователк управляющих импульсов перемещения платформы соединен через последовательно Бключенньш инвертор импульсов перемещения платформы с входом электромеханического привода платформь,датчики крайнего положения платформы механически соединены с платформой измерительных каналов, а их выходы соединены с соответствующ}гми управляющими входами инвертора импульсов перемещения платформы и коммутатора памяти, вход злектромехаинческого привода вращающегося поляризатора соединен с выходом формирователя управляющих им- пульсов зращен1 я поляризатора, выходы таймера и тактового генератора соединены с соответствующими входами сии- . хрогенератора, соответствукмцие выходы которого соединены с синхронизирующими входами формирователей сигналов управления разверткой по горизонтали, вращения поляризатора и перемещекия платформы, входного, проход- управляемого интегратора, аналого- ного и выходного коммутаторов,. N-1 -цмфрового преобразователя и трех эле- блоков деления, N регистров хранения, ментов памяти.

гС-Н

xx К-И Nv JV

ллЛЛДАЛАл

.