СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ТОЧЕЧНОГО ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Советский патент 1994 года по МПК H04N7/18 

Изобретение относится к области прикладного телевидения и может быть использовано при определении координат точечных объектов с высокой точностью.

Цель изобретения - повышение точности измерения координат.

На чертеже показана схема электрическая структурная устройства для измерения координат точечного объекта.

Способ измерения координат точечного объекта осуществляют следующим образом.

Прямое и обращенное изображения точечного объекта, координаты которого необходимо определить, проецируют на мишень телевизионного фотопреобразователя. Полученный на мишени телевизионного фотопреобразователя потенциальный рельеф считывают электронным лучом, разворачивая его по строкам и по кадрам. При этом получают видеосигнал, содержащий сигналы, представляющие собой импульсы-отметки, соответствующие проекциям прямого и обращенного изображений точечного объекта. Определяют временное положение сигналов, соответствующих проекциям прямого и обращенного изображений точечного объекта, получая при этом соответственно значения t₁ и t₂ при определении временных положений сигналов по строке и значения t₅ и t₆ при определении временных положений сигналов по кадру.

Производят смещение начала считывания потенциального рельефа электронным лучом с мишени телевизионного фотопреобразователя. В полученном при этом видеосигнале определяют временные положения сигналов, соответствующих проекциям прямого и обращенного изображений точечного объекта, получая соответственно значения t₃ и t₄ при определении временных положений сигналов по строке и значения t₇ и t₈при определении временных положений по кадру.

Вычисляют координату Х точечного объекта по формуле
X= .

Вычисляют координату Y точечного объекта по формуле
_Y=.

Устройство для измерения координат точечного объекта содержит формирователь 1 координаты Х, формирователь 2 координаты Y, полупрозрачное зеркало 3, первый оптический ключ 4, оптический сумматор 5, телевизионный фотопреобразователь 6, первое плоское зеркало 7, оборачивающий блок 8, второй оптический ключ 9, второе плоское зеркало 10, синхрогенератор 11 и блок 12 управления.

Вход первого оптического ключа 4 объединен с входом оборачивающего блока 8 через полупрозрачное зеркало 3 и первое плоское зеркало 7 и является входом изображения точечного объекта. Выход первого оптического ключа 4 соединен с первым входом оптического сумматора 5. Выход оборачивающего блока 8 через второй оптический ключ 9 и второе плоское зеркало 10 соединен с вторым входом оптического сумматора 5. Выход оптического сумматора 5 соединен с оптическим входом телевизионного фотопреобразователя 6. Выход телевизионного фотопреобразователя 6 соединен с первыми входами формирователя 1 координаты Х и формирователя 2 координаты Y.

Выход синхронизирующих импульсов строк синхрогенератора 11 соединен с вторым входом формирователя 1 координаты Х и с входом синхронизирующих импульсов строк телевизионного фотопреобразователя 6. Выход синхронизирующих импульсов кадров синхрогенератора 11 соединен с вторым входом формирователя 2 координаты Y, с входом синхронизирующих импульсов кадров телевизионного фотопреобразователя 6 и с входом блока 12 управления.

С третьего по десятый входы формирователя 1 координаты Х объединены соответственно с третьим по десятый входами формирователя 2 координаты Y и соединены соответственно с четвертым по одиннадцатый выходами блока 12 управления.

Выход формирователя 1 координаты Х является выходом координаты Х устройства для измерения координат точечного объекта. Выход формирователя 2 координаты Y является выходом координаты Y устройства для измерения координат точечного объекта.

Формирователь 1 координаты Х выполнен аналогично формирователю Y и содержит последовательно соединенные первый ключ 13, первый инвертор 14, первый интегратор 15, усилитель 16, первый вычитатель 17, делитель 18 и второй ключ 19, выход которого является выходом формирователя координаты, третий ключ 20, последовательно соединенные четвертый ключ 21, второй инвертор 22 и второй интегратор 23, пятый ключ 24, последовательно соединенные генератор 25 линейно изменяющегося напряжения, шестой ключ 26, седьмой ключ 27, третий интегратор 28 и второй вычитатель 29, последовательно соединенные восьмой ключ 30 и четвертый интегратор 31.

Выход третьего ключа 20 соединен с входом первого интегратора 15. Выход пятого ключа 24 соединен с входом второго интегратора 23. Выход второго интегратора 23 соединен с вторым входом первого вычитателя 17. Выход второго вычитателя 29 соединен с вторым входом делителя 18. Выход четвертого интегратора 31 соединен с вторым входом второго вычитателя 29. Вход седьмого ключа 27 объединен с входами первого ключа 13, третьего ключа 20, четвертого ключа 21, пятого ключа 24 и восьмого ключа 30. Управляющий вход шестого ключа 26 является первым входом формирователя координаты. Вход синхронизации генератора 25 линейно изменяющегося напряжения является вторым входом формирователя координаты. Управляющие входы первого ключа 13, третьего ключа 20, четвертого ключа 21, пятого ключа 24, седьмого ключа 27 и восьмого ключа 30 являются соответственно третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым и восьмым входами формирователя координаты. Управляющие входы первого интегратора 15, второго интегратора 28 и четвертого интегратора 31 объединены и являются девятым входом формирователя координаты. Управляющий вход второго ключа 19 является десятым входом формирователя координаты.

Устройство для измерения координат точечного объекта работает следующим образом.

Оптический сигнал изображения точечного объекта расщепляют на прямой и отраженный на полупрозрачном зеркале 3. Прямой оптический сигнал через первый оптический ключ 4 поступает на первый вход оптического сумматора 5. Отраженный оптический сигнал после отражения в первом плоском зеркале 7 обращается в обращающем блоке 8 и через второй оптический ключ 9 после отражения во втором плоском зеркале 10 поступает на второй вход оптического сумматора 5. С выхода оптического сумматора 5 прямое или обращенное изображение точечного объекта проецируется на мишень телевизионного фотопреобразователя 6.

Первый оптический ключ 4 и второй оптический ключ 9 осуществляют коммутацию прямого или обращенного изображения точечного объекта на вход телевизионного фотопреобразователя 6 по сигналам от блока 12 управления.

Видеосигнал, полученный на входе телевизионного фотопреобразователя 6, подается на первые входы формирователя 1 координаты Х и формирователя 2 координаты Y.

Синхрогенератор 11 обеспечивает синхронизирующими импульсами строк и синхронизирующими импульсами кадров работу телевизионного фотопреобразователя 6, блока 12 управления и формирователей координат.

Блок 12 управления вырабатывает на своих выходах управляющие сигналы, координирующие работу всего устройства и реализован на логических элементах и триггерах для счета кадров.

Формирователи координат устроены и работают аналогично, поэтому рассмотрим работу одного из них, например формирователя 1 координаты Х.

Поступивший на первый вход формирователя 1 координаты Х видеосигнал подается на управляющий вход шестого ключа 26, на вход которого от генератора 25 линейно изменяющегося напряжения подается напряжение пилообразной формы. Шестой ключ 26 открывается в момент поступления на его управляющий вход сигнала, соответствующего проекции изображения точечного объекта на мишени телевизионного преобразователя 6. Появившийся в этот момент времени на выходе шестого ключа 26 сигнал напряжения пилообразной формы подается на входы первого ключа 13, третьего ключа 20, четвертого ключа 21, пятого ключа 24, седьмого ключа 27 и восьмого ключа 30.

Во время первого кадра открыты пятый ключ 24 и седьмой ключ 27. В этом случае сигнал, амплитуда которого пропорциональна временному положению сигнала, соответствующего проекции прямого изображения точечного объекта относительно начала считывания до смещения начала считывания, поступает на второй интегратор 23 и на третий интегратор 28.

Во время второго кадра открыты первый ключ 13 и восьмой ключ 30. В этом случае сигнал, амплитуда которого пропорциональна временному положению сигнала, соответствующего проекции обращенного изображения точечного объекта относительно начала считывания до смещения начала считывания, поступает на четвертый интегратор 31 и через первый инвертор 14 на первый интегратор 15.

Во время третьего кадра открыт четвертый ключ 21. В этом случае сигнал, амплитуда которого пропорциональна временному положению сигнала, соответствующего проекции прямого изображения точечного объекта относительно начала считывания после смещения начала считывания, поступает через второй инвертор 22 на второй интегратор 23.

Во время четвертого кадра открыт третий ключ 20. В этом случае сигнал амплитуда которого пропорциональна временному положению сигнала, соответствующего проекции обращенного изображения точечного объекта относительно начала считывания после смещения начала считывания, поступает на первый интегратор 15.

Смещение начала считывания осуществляется в телевизионном фотопреобразователе 7 по командам, поступающим из блока 12 управления через каждые два кадра.

Таким образом, после четырех кадров изображения на первом интеграторе 15 и на втором интеграторе 23 сформировываются соответствующие разности сигналов, которые поступают на первый вход через усилитель 16 и на второй вход непосредственного первого вычитателя 17. Сигналы, сформированные на третьем интеграторе 28, на четвертом интеграторе 31, подаются на первый и второй входы второго вычитателя 29. Координата Х будет сформирована на выходе делителя 18 при поступлении на его входы сигналов с выхода первого вычитателя 17 и второго вычитателя 29. Полученная координата Х через второй ключ 19, который открывается по окончании четвертого кадра, выдается на выход формирователя 1 координаты Х, и, соответственно, на выход координаты Х устройства для измерения координат точечного объекта.

Координата Y формируется в формирователе 2 координаты Y аналогично формированию координаты Х в формирователе 1 координаты Х. (56) Авторское свидетельство СССР N 350207, кл. H 04 N 5/30, 1972.

Изобретение относится к области прикладного телевидения. Цель изобретения - повышение точности измерения координат. Способ измерения состоит в том, что прямое и обращенное изображения точечного объекта, координаты которого необходимо определить, проецируют на мишень телевизионного фотопреобразователя, полученный потенциальный рельеф считывают электронным лучом, разворачивая его по строкам и по кадрам. При этом получают видеосигнал, содержащий сигналы, представляющие собой импульсы - отметки, соответствующие проекциям прямого и обращенного изображений точечного объекта. Определяют временное положение сигналов, соответствующее проекциям прямого и обращенного изображений точечного объекта. Затем производят смещение начала считывания потенциального рельефа и определяют временные положения сигналов, соответственно проекциям прямого и обращенного изображений. Координаты точечного объекта определяют по формуле. Для достижения цели в устройство для измерения введены полупрозрачное зеркало 3, два оптических ключа 4 и 9, оптический сумматор 5, два плоских зеркала 7 и 10, оборачивающий блок 8 и блок 12 управления. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ТОЧЕЧНОГО ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
1. Способ измеpения кооpдинат точечного объекта, пpи котоpом пpямое изобpажение точечного объекта пpоециpуют на мишень телевизионного фотопpеобpазователя, пpеобpазуют его в видеосигнал путем считывания с мишени телевизионного фотопpеобpазователя, в видеосигнале опpеделяют вpеменное положение сигнала, соответствующее пpоекции пpямого изобpажения точечного объекта относительно начала считывания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измеpения кооpдинат, на мишень телевизионного фотопpеобpазователя одновpеменно с пpоециpованием пpямого изобpажения дополнительно пpоециpуют обpащенное изобpажение точечного объекта, опpеделяют вpеменное положение сигнала, соответствующего пpоекции обpащенного изобpажения точечного объекта относительно начала считывания, повтоpно считывают пpямое и обpащенное изобpажения точечного объекта с мишени телевизионного фотопpеобpазователя, пpи этом начало считывания смещают на несколько элементов и опpеделяют вpеменное положение сигналов, соответствующих пpоекциям пpямого и обpащенного изобpажений точечного объекта относительно начала считывания, вычисляют кооpидинаты точечного объекта по фоpмулам
X = t₂ - t₂ / (t₄ + t₃) - (t₂ - t₁);
Y = t₆ - t₅ / (t₈ + t₇) - (t₆ + t₅),
где X - координата точечного объекта по оси X;
Y - координата точечного объекта по оси Y;
t₁ - временное положение сигнала, соответствующего проекции прямого изображения точечного объекта относительно начала считывания по строкам до смещения начала считывания;
t₂ - временное положение сигнала, соответствующего проекции обращенного изображения точечного объекта относительно начала считывания по строкам до смещения начала считывания;
t₃ - временное положение сигнала, соответствующего проекции прямого изображения точечного объекта относительно начала считывания по строкам после смещения начала считывания;
i₄ - временное положение сигнала, соответствующего проекции обращенного изображения точечного объекта относительно начала считывания по строкам после смещения начала считывания;
t₅ - временное положение сигнала, соответствующего проекции прямого изображения точечного объекта относительно начала считывания по кадрам до смещения начала считывания;
t₆ - временное положение сигнала, соответствующего проекции обращенного изображения точечного объекта относительно начала считывания по кадрам до смещения начала считывания;
t₇ - временное положение сигнала, соответствующего проекции прямого изображения точечного объекта относительно начала считывания по кадрам после смещения начала считывания;
t₈ - временное положение сигнала, соответствующего проекции обращенного изображения точечного объекта относительно начала считывания по кадрам после смещения начала считывания.