ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КООРДИНАТ Советский патент 1994 года по МПК H04N7/18 

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано для измерения координат малоразмерных объектов.

Цель изобретения - повышение точности измерений путем повышения помехоустойчивости.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема телевизионного измерителя координат; на фиг. 2 - электрическая структурная схема измерителя контраста; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Телевизионный измеритель координат содержит фотоэлектронный преобразователь (ФЭП) 1, видеоусилитель 2, генератор 3 тактовых импульсов, счетчик 4 адреса, формирователь 5 опорного сигнала, дешифратор 6, коммутатор 7 каналов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8, умножитель 9, измеритель 10 контраста, блок 11 масштабного согласования, канал 12 измерения координаты Х и канал 13 измерения координаты Y, являющиеся идентичными и содержащие формирователь 14 импульса записи, первый элемент И 15, блок 16 деления, первый регистр 17, сумматор 18, второй регистр 19, первый и второй цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 20 и 21, второй элемент И 22, цифровой дискриминатор 23, первый и второй цифровые интеграторы 24 и 25, формирователь 26 сигнала локальной развертки и ограничитель 27.

Измеритель 10 контраста (фиг. 2) содержит первый и второй пиковые детекторы 28 и 29, блок деления 30, фильтр 31 нижних частот и фильтр 32 верхних частот.

Телевизионный измеритель координат работает следующим образом.

Телевизионный измеритель координат работает в режиме слежения, когда изображение объекта разворачивается локальной крестообразной траекторией (фиг. 3, а, б), которая задается выходными сигналами формирователя 5 опорного сигнала (фиг. 3, ж). Преобразованные вторым ЦАП 21 в аналоговую форму управляющие напряжения поступают в отклоняющие катушки ФЭП 1. Формирователь 5 имеет цифровую реализацию на программируемых элементах памяти. Считывание внесенного в его ячейки памяти сигнала, задающего траекторию, обеспечивается текущим адресом на выходе счетчика 4. Дешифратор 6 выделяет Z^l импульсы (фиг. 3, в) тактовой частоты F = = 2F_крZ, которые поступают на переключение коммутатора 7 каналов (фиг. 3, з). Синхронно с траекторией развертки на выходе формирователя 5 в цифровом виде вырабатывается пилообразный опорный сигнал (фиг. 3, е). Синхронность обеспечивается реализацией формирователя 5 на элементах постоянной памяти и привязкой к выходному сигналу счетчика 4 адреса. Таким образом, при развертке изображения объекта на выходе ФЭП 1 формируется видеосигнал (фиг. 3, д), который преобразуется в цифровой код на выходе АЦП 8 и обеспечивает модуляцию опорного сигнала на выходе умножителя 9. При наличии тактовых импульсов на выходе второго элемента И 22 на выходе цифрового дискриминатора 23 формируется сигнал (фиг. 3, м), равный x_ib_i, где x_i - текущее значение видеосигнала, b_i - весовая функция опорного сигнала. Одновременно на выходе второго цифрового интегратора 25 формируется сигнал (фиг. 3, и), пропорциональный площади текущего сечения изображения объекта . После переключения каналов (фиг. 3, н) на выходе блока 16 деления формируется величина, пропорциональная ошибке рассогласования ΔP_t= x_ib_i/x_i (i= 1, 2 . . . Z) , которая не зависит от амплитуды и размеров изображения объекта. Запись конечного результата Δ P_t в первый регистр 17 (фиг. 3, н) производится по переднему фронту импульса формирователя 14 импульса записи (фиг. 3, к), задержанного на длительность операции деления относительно управляющего сигнала коммутатора 7. Рассогласование Δ P_t поступает на вход первого цифрового интегратора 24, запись в который осуществляется (фиг. 3, о) лишь при наличии тактовых импульсов на выходе первого элемента И 15 (см. 3, л). В каждом кадре эти же импульсы обеспечивают нулевую установку состояний цифрового дискриминатора 23 и второго цифрового интегратора 25 (фиг. 3, и, м), и подготовку к следующему циклу анализа. Точность измерения координат определяется верхней границей тактовой частоты F₂(F₂ - F₁) с второго выхода генератора 3 и исходным масштабом выходного сигнала формирователя 5. Посредством этих параметров обеспечивается согласование масштабов на входе сумматора 18 канала Х 12 и канала Y 13. При заданной величине частоты дискретизации сигнала формирователя 26 сигнала локальной развертки повышение точности достигается за счет интегрирующих свойств отклоняющей системы ФЭП 1, вследствие чего сканирующая апертура движется непрерывно.

Съем информации о координатах объекта в каждом кадре производится с выхода сумматора 18, на другой вход которого (с выхода второго регистра 19) поступает информация о координате центра развертки. Эта информация заносится во второй регистр 19 в момент переключения коммутатора 7, т. е. до начала записи новой информации. Основное требование к регистру 19 - это одинаковая разрядность с первым ЦАП 20.

В каждом кадре ошибка рассогласования Δ P_t записывается в первый цифровой интегратор 24 посредством тактовых импульсов. В этом случае исходный записываемый сигнал должен иметь величину Δ t_i/m. Так как операция деления на m наиболее просто выполняется посредством параллельного сдвига в сторону младших разрядов в первом цифровом интеграторе 24, то m должно быть равным 2ⁿ, где n - число разрядов сдвига. При n = 3 имеем m = 8, т. е. разрешение по коэффициенту передачи Δ КП ≃ 0,12, что в большинстве случаев вполне приемлемо.

Таким образом, при ограничении дискриминационной характеристики исключаются флуктуационные составляющие ошибки измерения, которые могли бы привести к преждевременному срыву слежения, вследствие того, что текущее дискретное приращение координаты за цикл сканирования должно было превысить предел допустимой скорости, соответствующей текущему значению контраста. Выбором коэффициента передачи блока 11 обеспечивается масштабное рассогласование измеренного значения контраста измерителем 10 с априорными требованиями к параметрам системы. В большинстве случаев блок 11, обеспечивающий адаптивное управление порогом ограничения ограничителя 27, имеет линейную характеристику с фиксированным коэффициентом передачи.

Структура измерителя 10 контраста реализует вычисление (в случае положительного контраста) коэффициента
K= = , где Е_ф, Е_с - сигналы с уровня фона и изображения объекта. Вся необходимая для измерителя 10 контраста информация имеется на выходе ФЭП 1. (56) Авторское свидетельство СССР N 1454225, кл. H 04 N 7/18, 1985.

Изобретение относится к телевидению. Цель изобретения - повышение точности измерений путем повышения помехоустойчивости. Измеритель координат содержит фотоэлектронный преобразователь (ФЭП) 1, видеоусилитель 2, генератор 3 тактовых импульсов, счетчик 4 адреса, формирователь 5 опорного сигнала, дешифратор 6, коммутатор 7 каналов, АЦП 8, умножитель 9, измеритель 10 контраста, блок 11 масштабного согласования и каналы 12 и 13 измерения координат X и Y. Измеритель работает в режиме слежения, когда изображение объекта разворачивается заданной локальной крестообразной траекторией. При заданной величине частоты дискретизации сигнала повышение точности достигается за счет интегрирующих свойств отклоняющей системы ФЭП 1, вследствие чего сканирующая апертура движется непрерывно. При ограничении дискриминационной характеристики исключаются флуктуационные составляющие ошибки измерения, которые могли бы привести к преждевременному срыву слежения. Измеритель координат по п. 2 формулы отличается выполнением измерителя 10 контраста. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КООРДИНАТ , содеpжащий последовательно соединенные фотоэлектpонный пpеобpазователь и видеоусилитель, последовательно соединенные генеpатоp тактовых импульсов, счетчик адpеса, дешифpатоp и коммутатоp каналов, фоpмиpователь опоpного сигнала, вход котоpого подключен к выходу счетчика адpеса, идентичные канал измеpения кооpдинаты X и канал измеpения кооpдинаты Y, каждый из котоpых содеpжит последовательно соединенные фоpмиpователь импульса записи, вход котоpого является пеpвым входом каналов измеpения кооpдинат X и Y, и пеpвый элемент И, втоpой вход котоpого является втоpым входом каналов измеpения кооpдинат X и Y, последовательно соединенные втоpой элемент И, пеpвый вход котоpого объединен с входом фоpмиpователя импульса записи, а втоpой вход является тpетьим входом каналов измеpения кооpдинат X и Y, цифpовой дискpиминатоp, втоpой вход котоpого является четвеpтым входом каналов измеpения кооpдинат X и Y, блок деления и пеpвый pегистp, упpавляющий вход котоpого связан с выходом фоpмиpователя импульса записи, последовательно соединенные пеpвый цифpовой интегpатоp, упpавляющий вход котоpого объединен с упpавляющим входом цифpового дискpиминатоpа и соединен с выходом пеpвого элемента И, и пеpвый цифpоаналоговый пpеобpазователь, выход котоpого является пеpвым упpавляющим выходом каналов измеpения кооpдинат X и Y, последовательно соединенные фоpмиpователь сигнала локальной pазвеpтки, сигнальный вход котоpого является пятым входом каналов измеpения кооpдинат X и Y, а упpавляющий вход объединен с входом фоpмиpователя импульса записи, и втоpой цифpоаналоговый пpеобpазователь, выход котоpого является втоpым упpавляющим выходом каналов измеpения кооpдинат X и Y, сумматоp, выход котоpого является сигнальным выходом каналов измеpения кооpдинат X и Y, пpи этом пеpвый и втоpой упpавляющие выходы каналов измеpения кооpдинат X и Y соединены с соответствующими упpавляющими входами фотоэлектpонного пpеобpазователя, выходы коммутатоpа каналов подключены к пеpвым входам каналов измеpения кооpдинат X и Y, втоpые, тpетьи и пятые входы котоpых связаны соответственно с пеpвым и втоpым выходами генеpатоpа тактовых импульсов и с выходом счетчика адpеса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измеpений путем повышения помехоустойчивости, введены последовательно соединенные аналого-цифpовой пpеобpазователь, вход котоpого связан с выходом видеоусилителя, умножитель, втоpой вход котоpого соединен с выходом фоpмиpователя опоpного сигнала, а выход - с четвеpтыми входами каналов измеpений кооpдинат X и Y, последовательно соединенные измеpитель контpаста, вход котоpого подключен к выходу фотоэлектpонного пpеобpазователя, и блок масштабного согласования, выход котоpого соединен с шестыми входами каналов измеpения кооpдинат X и Y, в каждый из котоpых введен втоpой цифpовой интегpатоp, пеpвый и втоpой упpавляющие входы котоpого связаны с выходами пеpвого и втоpого элементов И соответственно, сигнальный вход является седьмыми входами каналов измеpений кооpдинат X и Y, а выход соединен с втоpым входом блока деления, втоpой pегистp, упpавляющий вход котоpого объединен с входом фоpмиpователя импульса запуска, сигнальный вход соединен с выходом пеpвого цифpового интегpатоpа, а выход - с пеpвым входом сумматоpа, втоpой вход котоpого связан с выходом пеpвого pегистpа, а также огpаничитель, сигнальный вход котоpого соединен с выходом пеpвого pегистpа, упpавляющий вход является шестыми входами каналов измеpений кооpдинат X и Y, а выход соединен с сигнальным входом пеpвого цифpового интегpатоpа, пpи этом выход аналого-цифpового пpеобpазователя подключен к седьмым входам каналов измеpений кооpдинат X и Y, а втоpой выход генеpатоpа тактовых импульсов соединен с входом счетчика адpеса. 2. Измеpитель по п. 1, отличающийся тем, что измеpитель контpаста содеpжит последовательно соединенные фильтp нижних частот (ФНЧ), фильтp веpхних частот и пеpвый пиковый детектоp, а также последовательно соединенные втоpой пиковый детектоp и блок деления, пpи этом вход ФНЧ является входом измеpителя контpаста, а выход ФНЧ подключен к входу пикового детектоpа, выход пеpвого пикового детектоpа подключен к втоpому входу блока деления, выход котоpого является выходом измеpителя контpаста.