Способ автоматического контроля шахтных устройств визуализации и стенд для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК E21C35/24 

Изобретение относится к горному делу, а более конкретно к способам автоматического контроля качества изображения и стендам, для калибров- . .ки и автоматического контроля, качества получаемого изображения шахтными системами визуализации на основе определения контраста и видимости иско- мого . объекта наблюдения,и может быть использовано в лабораториях институтов, заводов по производству устройств визуализации и шахтных наладочных лабораторияхо

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения определения видимости по уровню зрительной задачи опознавания с учетом пространственног го спектра слайда реального объекта наблюдения.

На фиг,1 изображена функциональная схема стенда для контроля шахтных устройств визуализации} на фиг.2 - радиальная мира Фуко; на фиг.З - функциональная схема блока ввода видеоинформации; на - схема аналого-цифрового преобразователя; на фиг,5 временные диаграм- мы работы блоков; на - схема электронного коммутатора на фиг,7 - схема цифроаналогового преобразователя,

Стенд для автоматического контроля шахтных устройств визуализации со держит одномодовый лазер 1Э коллиматор 2, слайд 3, Фурье-объектив 4 и . телевизионную камеру 5, находящиеся н на одной оптической оси первого канала. Первый и второй выходы телевизион ной камеры 5 соединены с первым и вто рым входами блока 6 ввода видеоинформации (БВВИ).

,

20

30

25

, нао- 40

50

Первый выход блока 6 через магистраль Общая тина 7 соединен с центральным процессором (ЦП) 8, контроллером 9 накопителя 1 1 (КН), контроллером 10 видеотерминала (КВТ) и контроллером 11 печати (КП). КН 9 соеди- vнен с накопителем 12, КВТ 10 - с видеотерминалом (ВТ) 13, КП 11 - с блоком 14 печати. Второй и третий выхода БВВИ 6 соединены с первым и вторым входами электронного коммутатора (ЭК) 15, Выход ЭК 15 соединен с входом цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 16, выход которого соединен с . входом телевизионного монитора (ТМ) 17.

Второй оптический канал состоит из осветителя 18, тест-объекта 199 проектирующей оптической системы 20, шахтного устройства 21 визуализации (например, электронно-оптического преобразователя), переносящей оптической системы 22 и дополнительной телевизионной камеры 23, находящихся на общей оптической оси. Первый и второй выходы телевизионной камеры 23 соединены с первым и вторым входами второго БВВИ 24о Первый выход БВВИ 24 через магистраль 7 соединен с блоками 8 - 11, а второй и третий выходы БВВИ 24 подключены к третьему и четвертому входам ЭК 15,

Физиологическая структура зрительной системы человека является фильтром- пространственных частот, что доказано множеством физиологических опытов. Обработка изображений в коре головного мозга осуществляется по пороговому критерию для каждой.отдельной пространственной частоты. Совокупность этих сигналов по пространственным частотам определяет понятие

об изображении предмета по сравнению с аналогом, заноженным в участках коры головного мозга, отвечающих за память.

Пороговым критерием для зрительной системы является отношение сигнал/шум (с/ш) (фотонный шум и внутренний шум органа зрения)0 Для обнаружения достаточно, чтобы отношение с/ш (2,5тЗ,5). Обнаружением называется категория определения какого- либо светлого пятна на темном фоне либо наоборот. Для оценки предельной видимости какого-либо изображения ис пользование такого критерия, как обнаружение недостаточноо

Переход к видению объекта требует получения на экране устройства визуализации качественного изображения с , деталями, определяющими его название в памяти коры головного мозга человека. Поэтому основным критерием для создания систем визуализации является опознавание объекта наблюдения, различение его деталей

Сравнение с памятью полученного сигнала возможно только тогда, когда набор пространственных частот, определяющих спектр объекта наблюдения, превысит определенное значение сигнал/шум. Уровень зрительной задачи можно разделить на обнаружение, различение и опознавание. Критерием , для их определения может являться отношение сигнал/шум (для различения с/ш 8т 10; для опознавания с/ш 16т20)0

Использование шахтных визуальных устройств требует работы по уровню опознавания, так как оператор {шахтер) должен хорошо видеть объект наблюдения (рабочий орган машины, стойки крепи, детали комбайна и т.д„ и правильно опознавать объект на экрне шахтного визуального устройства. Работа по более низкому критерию (обнаружение, различение ) создает большие психологические перегрузки, связанные с угадыванием, и создает опасные ситуации. Оператор в шахте находится.в экстремальных условиях и, соответственно, аппаратура визуалзации служит для улучшения условий труда и повышения производительности за счет получения полной визуальной информации из труднодоступных мест.

0

5

0

5

0

Уровень решения зрительной ч ялу. чи связан с вероятностью принт i конкретного решения (правильного пп- бо ложного), поскольку изображение формируется потоком фотонов, л процесс обнаружения, различения и пгюянл- вания имеет статистический характер, Именно поэтому для проверки устройств визуализации нужно -знать, какие пространственные частоты шахтное устройство визуализации передает с достлтг ч- ным для обнаружения, различения лмбо опознавания уровнем сигнала. Прд сигналом нужно понимать контраст изображения на экране устройства визуализации, а под шумом - пороговый контраст органа зрения при известной средней яркости измеряемого изображения 0 Если известен пространствен- .ный спектр объекта наблюдения, для которого создавалось устройство визуализации, то можно оценить возможности контролируемого устройства визуализации по отношению к реальной работе с ней оператора, с учетом восприятия изображения

.Распределение яркости объекта L0(x,y) можно представить в частотном виде:

со

s0(vx,vy)

00

ехр - j 2(Vx-x + Vy y)dxd,

где S0(VK,Vo) - спектральное распределение яркости объекта наблюдения; х, у- линейные координаты;

VX,V - пространственные частоты.

Спектральную плотность мощности внутренних шумов органа зрения оператора обозначим С (Vx, V)0

Выходное отношение сигнал/шум можно представить в зиде

m

, -J И JliXA, V-Й dv

2т i; G( x

&ч

Если значение отношения га, полученного в зрительной коре головного мозга, равно или превышает га,,,,. « за фиксированного в отделах зрительной памяти коры головного мозга, то принимается решение о наличии объекта в поле зрения оператора, при га m пор- решение об его отсутствие

715

Значения функции G(Vx,Vy) приводя г в табличном виде для различных яркостей адаптации органа зрения оператора для случая осесимметричного поля, что характерно практически для любого шахтного устройства визуали- з ации о

Расчет видимостиэ Термин видимость использ-уется для характеристики того, насколько хорошо либо далеко можно видеть при определенных внешних условиях наблюдения. Степень видимости объекта или просто видимость (коэффициент видимости) определяется отношением контраста к его пороговому значению,, Если обозначить V - видимость, то

-г

Кв

К

пор

4L6

лТ

пор

где К

в

К

пор

видимый контраст, получаемый на экране шахтного уст- ройства визуализации; пороговый контраст, определяемый характеристиками зрения оператора (шахтера) Численное значение видимого конт-. раста определяется исходя из известного спектрального распределения яркости изображения

m Ц15иИ 1 1

ЛЬе U G(Vv,Vs)

СР

ср

де S из 4L.

(VX,VV) 4L8-SM3(VX,V,,); - максимальная видимая разность яркости с относительным распределением 1 0(х ,у) нормированным по максимуму к единице;

VN) - преобразование Фурье- функции 1 S M3(V

40

. v

X V у) о()

V,)

s0(v

45

х

,V,),

) - прсстранT(VK,VV

ственно-частотная характеристика или частотно-контрастная ха- -3 рактеристика шахтной системы визуализации; средняя яркость изображенияПороговый контраст можно опреде

ить аналогично:

fl 4ft2Ј квоо

Lc,

СР

„ 55

Вор

то

Пор

-lir

Ор

где и L

пор

пороговая разность яркости органа зрения оператора.

При соблюдении условия постоянной средней яркости изображения, что характерно для стендовой яркостной обстановки, получают выражение, определяющее видимость при использовании контролируемого шахтного устройства визуализации:

Q 5

0

5

30

35

40

45

-3

55

ЈJL

К

m

V

v пор гапар

Функция G (VyjVy) зависит от средней яркости изображения, т0е. яркости адаптации органа зрения оператора, поэтому задание этой функции необходимо проводить для оптимальных условий наблюдения, что справедливо для яркостей, лежащих в области 50- 100 кд/м13.

Способ автоматического контрдля шахтных устройств визуализации состоит в следующем,,

Для контроля основной характеристики шахтного устройства визуализации - качества передачи изображения используют критерий видимости, Для этого автоматический контроль ведут одновременно по двум оптическим каналам, на одном из которых определяют характеристики наблюдаемого объекта, а на другом - характеристики испытуемого устройства визуализации. Затем определяют пространственный спектр изображения, вводят характеристики зрения оператора и определяют видимость наблюдаемого объекта на каком-либо уровне зрительной зацачи„

Фотографируют объект наблюдения в реальных условиях наблюдения и делают слайд, используемый в канале объекта. Затем располагают слайд перед лазером и коллиматором, освещают слайд когерентным пучком света. Изображение слайда преобразуется Фурье-объективом в пространственный спектр объекта наблюденияо Пространственный спектр объекта формируется на-мишени телевизионной камеры, и передается дальше как видеосигнал и с телевизионной камеры. Пространственный спектр объекта зависит от распределения яркости

объекта Ь„(х, у) и записывается в следующем виде:

ею

S0(VX,V j|L0(x,y)x

-or

exp - j 2f(Vx x + Vy-y)JdVx dVy.

На втором канале определяют пространственно-частотную характеристику шахтного устройства визуализации. Дпя этого равномерно освещают тест- объект , например, в виде миры Фуко (радиальной миры), формируют ее изображение на фотокатоде испытуемого устройства, например электронно-оптического преобразователя. Затем с экрана испытуемого шахтного устройства визуализации изображение лереносит- ся на мишень телевизионной камеры, видеосигнал с которой передается дальше как видеосигнал 1Ь .

Видеосигналы от первого и второго каналов и и U. через блоки ввода видеоинформации с учетом элементов разложения телевизионного растра обепечивают безадресный ввод элементных напряжений и и Uf для дальнейших вычислительных операций. Далее телевизионные сигналы U- и U . вводятся в оперативно запоминающий блок в темпе телевизионной развертки и хранятся для произвольной их выборки, а также для вывода на видеоконтрольное устройство (телевизионный монитор).

В память также вводят (задают) спектральную плотность мощности внутренних шумов органа зрения G (Vx,Vy) для средней яркости адаптации 50 кд/мг„

Параллельно на втором канале определяют пространственно-частотную (частотно-контрастную) характеристику шахтного устройства визуализации T(VX,V 0 по контрольному тесту известного контраста и частоты (например, мира Фуко), Затем определяют пространственный спектр изображения объекта, перемножая пространственный спектр объекта S0(VX,V) и частотно-контрастную характеристику T(VX,V,): .

sHJ(vx,vy) s0(vx,vv)-T(vx,v,)0

По полученным характеристикам S0-(Vx,Vy) и T(VK,V,,) можно определить дополнительно наиболее информативный спектр частот объекта и воз

5

0

можно согласование его с устройством визуализации о

Блок ввода информации (фиг.З) содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 25, блок 26 синхронизации, блок 27 логики режима, блок 28. формирования адреса, первый тинный формирователь 29, оперативно запоминающий

.модуль 30 видеоинформации (ОЗМВИ),

программный интерфейс 31, многорежимный буферный регистр 32, регистр 33 режима, дегаифратор 34 режима, иияный формирователь 35 и дешифратор 36 чте - ния-записи,

Аналого-цифровой преобразователь 25 (фиг.4} включает резисторы 37 - 39 буферный операционный усилитель 40, транзистор 41, микросхему 42, резистор 43, конденсаторы 44 и 45, резисторы 46 - 50, диод 51, RC-фильтр из конденсатора 52 и резистора 53, операционный усилитель на микросхеме 54 и транзисторе 55,стабилитрон 56,

5 резисторы 57 - 62 и конденсаторы 63 - 68„

Электронный коммутатор 15 (фиг06) содержит элементы 2И-НЕ 69 - 82, двухпозиционный переключатель 83 и

0 резисторы 84 - 92 0

Цифроаналоговый преобразователь 16 (фиг07) содержит микросхему 93 с резисторами 94 и 95 и конденсатором 96.

Стенд (фиг.1) содержит РГШОМОДО- вый лазер 1 , например, гелн.Ч-неоновый типа ЛГ-52, коллиматор для равномерного освещания параллельным пучком света слайда 3„ Слайд 3 представляет собой сфотографированное

5

0

изображение объекта наблюдения, няпример угольного комбайна, его элементов, стойки крепи, зубцов режущего органа и т.д. Изображение на слайде

3 преобразуется Фурье-объективом 4 в Фурье-спектр и проектируется на мишень телевизионной камеры 5. Видеосигнал, содержащий пространственный спектр объекта наблюдения, с первого

(сигнального) выхода телевизионной камеры 5 поступает на первый вход блока 6 ввода видеоинформации, а синхросигналы с второго выхода (синхронизации) телевизионной камеры 5 подаются на второй вход БВВИ 6.

Цифровая информация с первого (магистрального) выхода БВВИ 6 через магистраль Общая шина 7 подается к ЦП 8 и далее к КН 9, КВТ 10 и КП 11.

Ь

111559140

9 соединен с накопителем 12, KB i

10 - с видеотерминалом ВТ 13, КП 11 - с блоком 14 печати. Коды видеосигнала с второго выхода ВВВИ б поступают нэ первый вход ЭК 15, а тактовый сиг- чал с третьего выхода БВВИ 6 - на второй вход, ЭК 15, Выход ЭК 5 соединен с входом ЦАП 16, а выход, ЦАП 16 - с видеовходом ТМ 17,

Второй оптический канал для измерения пространственно-частотой (частотно-контрастной) характеристики шахтного устройства визуализации содержит осветитель 18, задачей кото-

рого является равномерное освещение тест-объекта 19 - миры Фуко (ради али-юй миры) j определяющей простоту измерения и расчета частотно-контрастной характеристики шахтного уст™ ройства визуализации в полярных ко- орд1шатах с учетом не только гори- зонтальной, но и вертикальной состав1 лягощей Изображение миры 19 (фиг,2) переносится проектирующей оптической системой 20 на фотокатод испытуемого шахтного устройства визуализации, например электронно-оптического преобр : оьателч (ЭОП) 21 С экрана испытуемго устройства полученное изображение пфы Фуко 19 формируется переносящей оптической системой 22 на дополнительную телевизионную камеру 234 Видеосигнал и синхросигналы с первого ч второго выходов телевизионной камеры 23 поступают соответственно н первый и второй входы второго БВВИ 249 Первый выход БВВИ 24 через магистраль 7 соединен с блоками 8 - 11 а второй и третий выходы ВВВИ 24 под ключаготся соответственно к третьему и четвертому входам ЭК 15 (аналогично подключению блока ВВВИ 6),

В качестве одномодового лазера 1 иожет быть использован лазер типа ЛГ-52 или ЛГ-389 в качестве коллиматора 2 - коллчматор с f 1000„ Слайд 3 изготавливается фотографически, а з качестве Фурье-объектива 4 может быть использоваьа двояковыпуклая линза,, В качестве телевизионных камер 5 и 23 можно использовать телевизионную камеру типа КТЯчУЗ с видиконом типа ЛИ-421, В качестве освежителя 18 может быть использован осветитель от оптической скамьи ОСК-35 который состоит из источника света (лампы накаливания), двуялинзо вого конденсора и молочного стекла.

12

е

0

0

5

35

дд

В качестве проектипуюгаей оптической системы 20 может быть использован

фотографический объектив типа И-60. Переносящая оптическая система 22 может быть выполнена также в виде фотографического объектива И-60. Блоки 6 и 24 ввода видеоинформации реализут ются по схеме, представленной на

БВВИ 6 и 24 работают следующим образом.

Видеосигнал с телевизионной камеры 5 или 23 поступает на вход АЦП 25, а синхросигналы - на блок 26 синхронизации и блок 27 логики режима. Тактовый сигнал АЦП 25 поступает от блока 26 синхронизации на вход синхронизации АЦП 25 Помимо тактового сигнала АЦП блок 26 синхронизации формирует тактовый сигнал ЦАП 16, поступающий на электронный коммутатор 15, и сигналы синхронизации для блока 28 формирования адреса. С выхода АЦП 25 шестиразрядный код видеосигнала через первый шинный формирователь 29 поступает на ОЗМВИ 30 и на ЭК 15.

Обмен с центральным процессором 8 обеспечивается программным интерфейсом 31 и -многорежимным буферным регистром 32 через магистраль Общая шина 7 о

Регистр 33 режима и дешифратор 34 режима формируют сигналы управлений на блок 26 синхронизации и блок 27 логики режима Блок 28 формирования адреса, состоящий из адресных счетчиков и схем управления ими, позволяет установить адрес, указываемый ЦАП 16 и последовательно наращивать его с этого номера или адреса, указанного в многорежимном буферном регистре 32 (адрес последнего обращения), Блок 27 логики режима совместно с бло- дс ком 26 синхронизации обеспечивают необходимые сигналы управления на блок 28 .формирования адреса,«

ОЗМВИ 30 имеет структуру, соответствующую расположению строк телевизионного растра (500 строк) и элементов разложения в строке (500 элементов). Таким образом, каждому элементу разложения телевизионного растра соответствует свой физический адрес ОЗМВИ, что обеспечивает безадресный ввод видеоинформации. В соответствии с командами, поступающими из ЦП 8, шинный формирователь 35 транслирует сигналы адреса, вырабатывае50

55

мые блоком 28 формирования адреса, на адресные входы ОЗМВИ 30. Дешифратор 36 чтения-записи вырабатывает последовательность импульсов управления для ОЗМВИ 30 при чтении или записи кадра,,

В состав программного интерфейса 31 входят регистры состояния (PC), адреса (РА), данных ОЗМВИ 30 (РДВЙ), загрузки (РЗ) и чтения-записи (РЧЗ) Обращаясь к этим регистрам, а также к многорежимному буферному регистру 32, в котором хранится адрес последнего обращения, ЦАП 16 может инициализировать несколько режимов работы: А - загрузка ОЗМВИ; В - чтение из ОЗМВИ, С - ожидание (при включении питания и при хранении записанного кадра).

Режим А включается обращением к РЗ, при этом в PC устанавливается бит Занято. БВВИ 6 и 24 не реагирует на обращение до окончания загруки ОЗМВИ 30, обеспечивая синхронное с поступлением синхросигналов с телекамеры стробирование схемы синхронизации и наращивание счетчика адреса. Режим В инициализируется обращением к РЧЗ. В этом режиме регистры РА и РДВИ достпуны по чтению0

При однократном обращении к РЗ (режим А).ближайший кадр записываетс в ОЗМВИ 30 и сохраняется там до сле

0

5

5

Величина реяистора 38

U н Я j

R

(Э8Г R(39J

Для

U0Z Z, U,

-1

и„

0

0

указанных Z, UH , U0 и R (Э9, R(37) 37,5 Ом; R Ов/ 39 Ом.

Буферный операционный усилитель АЦП 25 собран на микросхеме типа 574УД1А и транзисторе типа 2Т630А и обеспечивает развязку входных компараторов микросхемы 42 от выхода телевизионной камеры 5 (23) и кабеля связи. Коэффициент усиления операционного усилителя и, соответственно, напряжение на входах 10Ъ, 13Ь , 15Ь микросхемы 42 (К1107ПВ1) определяются резистором 43 (2 ком). Коррекция частотной характеристики осуществляется конденсаторами 44 и 45 (подстроечный) с номиналами 18 и 2/10 пФ соответственноо Резисторы 46 (1 МОм) и 47 (200 кОм) позволяют производить установку начального напряжения (подстройку нуля входа). Резисторы 48 (51 Ом), 49 (6,8 Ом), 50 (51 Ом) и диод 51 (Д237А) определяют режим транзистора 41 по постоянному току. Конденсатор 52 (0,15 мкФ) - фильтрующий, резистор 53 (150 Ом) служит для предотвращения самовозбуждения буферного операционного усилителя В качестве

Изобретение относится к горному делу и предназначено для автоматического контроля качества изображения, получаемого шахтными устройствами визуализации (ШУВ) на основе контраста и видимости искомого объекта наблюдения. Цель - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения определения видимости по уровню зрительной задачи опознования с учетом пространственного спектра слайда реального объекта наблюдения. Контроль ведут одновременно по двум оптическим каналам. На одном из них определяют характеристики объекта наблюдения, а на другом - характеристики испытуемого ШУВ 21. Для этого в первом канале фотографируют объект наблюдения в реальных условиях наблюдения, делают слайд 3 и располагают его перед лазером 1 и коллиматором 2. Освещают слайд 3 пучком света. Изображение слайда 3 преобразуется Фурье-объективом 4 в пространственный спектр объекта наблюдения, который формируется на мишени телекамеры 5. На втором канале равномерно освещают осветителем 18 тест-объект 19, например, в виде миры Фуко (радиальной миры) и формируют ее изображение на фотокатоде ШУВ 21. С экрана ШУВ 21 изображение переносится на мишень телекамеры 23. Видеосигналы U_I и U_I с телекамер 5 и 23 через блоки 6 и 9 ввода видеоинформации с учетом элементов разложения телевизионного растра обеспечивают безадресный ввод элементных напряжений U_I и U₁ для дальнейших вычислительных, операций. Затем телесигналы U_I и U_I вводятся в ОЗУ, где хранятся для произвольной выборки. Параллельно определяют пространственно-частотную характеристику ШУВ 21 по контрольному тесту известного контраста и частоты. После чего определяют пространственный спектр объекта наблюдения и частотно-контрастную характеристику. По полученным характеристикам определяют наиболее информативный спектр частот объекта наблюдения и определяют видимость объекта наблюдения на каком-либо уровне задачи. Блок обработки информации содержит электронный коммутатор 15, ЦАП 16, телемонитор 17, центральный процессор 8, контролеры 9-11 накопителя 12, видеотерминала 13 и печати и блок 14 печати. 2 с.п. ф-лы, 7 ил.

дующего ввода. Режим В может реализо- ,5 источника регулируемого источника

ваться необходимое число раз без изменения содержания ОЗМВИ 300 Таким образом, ЦАП 16 в процессе обработки информации может обратиться к любой точке массива оцифрованного видеосигнала (1 кадра) неограниченное число раз.

Видеосигнал от телевизионной камеры 5(23) поступает на согласующий

40

опорного напряжения используется операционный усилитель на микросхеме 54 типа 153УД1А и транзисторе 55 типа 2Т361А.

Стабильное напряжение +9В выделяется на стабилитроне 56 типа Д818 и через резистор 57 (6,2 кОм) посту пает на вход 2с микросхемы 54, а обделитель АЦП 25 (фиг.4) на резисторах 45 Ратная связь осуществляется с выхода операционного усилителя (эмиттер транзистора 55) через резистор 58 (120 Ом) и переменный резистор 59 (100 Ом), что позволяет получить

37-39, обеспечивающий согласование волнового сопротивления коаксиального кабеля и входного импеданса АЦП 25 и необходимый коэффициент деления входда операционного усилителя (эмиттер транзистора 55) через резистор 58 (120 Ом) и переменный резистор 59 (100 Ом), что позволяет получить

ного видеосигнала. В данной схеме вол-сП стабильное опорное напряжение на

новое сопротивление Z 75 Ом, входной сигнал U н 2В, требуемый сигнал на входе буферного операционного усилителя (т.е. на резисторе 38) U

входе 9Ь микросхемы 42, регулируемое в пределах 0,175-0,32 В (при указан ных номиналах резисторов 57 - 59) Резистор 60 (620 Ом) является

1В, номинал резистора 39 1 кОм. „ ограничительным для выпрямителя +9В

Величина резистора 37

Резисторы 61 к 62 определяют режим работы транзистора 55 по постоянному току о Конденсатор 63 предотвращает самовозбуждение операционного усили

U и- Uo

UH

опорного напряжения используется операционный усилитель на микросхеме 54 типа 153УД1А и транзисторе 55 типа 2Т361А.

Стабильное напряжение +9В выделяется на стабилитроне 56 типа Д818Е и через резистор 57 (6,2 кОм) поступает на вход 2с микросхемы 54, а обРатная связь осуществляется с выхода операционного усилителя (эмиттер транзистора 55) через резистор 58 (120 Ом) и переменный резистор 59 (100 Ом), что позволяет получить

стабильное опорное напряжение на

входе 9Ь микросхемы 42, регулируемое в пределах 0,175-0,32 В (при указанных номиналах резисторов 57 - 59) Резистор 60 (620 Ом) является

ограничительным для выпрямителя +9В

Резисторы 61 к 62 определяют режим работы транзистора 55 по постоянному току о Конденсатор 63 предотвращает самовозбуждение операционного усилителя. Конденсаторы 64 - 6Н - фильтрующие.

Подключение общего аналогового вывода (контакт 4а микросхемы усилителя 40) осуществляется к оплетке коаксиального кабеля, подающего видеосигнал на резистор 37, а общий цифровой вывод (контакты 5b , 43b микросхемы 42) подключается в зависимости от конкретной конструкции стенда, числа и расположения источников питания в точке, обеспечивающей наименьшие помехи и наводки на аналоговый вход.

Работой АЦП 25 управляет один тактовый сигнал. Временная диаграмма работы приведена на (графики а, б9 в). Выборка п производится через время порядка 15 не после прохождения переднего фронта первого тактового импульса АЦП (апертурная за, держка В период паузы между тактовыми импульсами производятся кодирование, а после прохождения переднего фронта второго тактового импульса ts с задержкой цифрового выхода tdtfoKOfl выборки п поступает на выход (время td0He более 50 не), Таким образом, время преобразования АЦП

L пр

о

где Ј

пр

частота преобразования (0 МГц),

причем длительность тактового импульса ts не менее 20 не. Шестиразрядный код с выхода АЦП 25 через шинный формирователь 29 поступает на входы данных ОЗМВИ 30 и на электронный коммутатор 5Э который выполни™ ет роль переключателя визуального контроля, позволяющего отобразить на телевизионном мониторе 17 изображение, получаемое телевизионными камерами 5 и 23 (первый и второй каналы соответственно).

Электрическая схема электронного коммутатора 15 (фиг.6) включает 14 элементов 2И-НЕ 69-82, объединенных попарно по схеме ИЛИ и реализованных на микросхемах типа 531 ЛА9П, состоящих из 4 элементов 2И-НЕ с открытым коллектором и допускающих объединение выходов по схеме ИЛИ Переключение каналов осуществляется двухпози- ционным переключателем 83 типа МТ-1, Верхнее (по схеме) положение - 1 d

5

5

0

5

0

5

0

обеспечивает включение элементов 2И-НЕ 76 - 82 и блокировку элементов 69 - 75, и разрешает прохождение сигналов от блока 24. В нижнем положении - 2d - переключатель 83 определяет включение элементов 69 - 75 и бло - кировку элементов 76 - 820 Для повышения помехоустойчивости коммутирующие входы всех элементов 2И-НЕ 69 - 82 подключены к источнику питания через резисторы 84 и 85 (номиналом 1,2 кОм). Резисторы 86 - 92 являются нагрузочными, номиналом Л кОм„ С выходов „(лехтронного коммутатора 15 коды видеосигнала (6 разрядов) и тактовый сигнал ЦАП поступают на входы цифроаналогового преобразователя 16,

ЦАП 16 (фиг.7) собран на микросхеме 1118ПА2 93 и включает резисторы 94 к 95 и конденсатор 960 Основным элементом является быстродействующая микросхема 93. Код видеосигнала и тактовая частота поступают от электрон- ного коммутатора 15 на входы Df- D4 и С блока 93. Входы D7- J),0 не используются и через резистор 94 (3,3 кОм) подключаются к источнику питания 5В, Блок 93 используется в режиме транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), поэтому инверсные входы f)f- не используются и остаются неподключенными

Необходимая фазировка входного сигнала обеспечивается электронным коммутатором 15, поэтому инвертирующие входы Н и L соединены через резистор 95 (3,3 кОм) с источником питания +5В0

Для коррекции частотной характеристики блока 93 применен конденсатор 96 (емкостью 1 мкФ), включаемый между источником питания SB и выводом коррекции блока 930 Выход быстродействующего цифроаналогового преобразователя подключен к входу телевизионного монитора 17, например5 типа ВК23В102

Тактовый сигнал на входе ЦАП 16, (фиг„5, графики г,ц) представляет собой последовательность импульсов длительностью ts (15-30 не), при5

чем положительный

перепад тактового импульса задержан на время ts (порядка 20 кс) относительно момента установления кода соответствующей выборки на информационных входах ЦАП 16, Выходной анаяогоаый сигнал на выходе

1715

ЦАП 16 устанавливается с задержкой tdj (не более 30 не) относительно заднего фронта тактового импульса. Таким образом, общее время задержки от момента выборки при оцифровке до момента установления восстановленного сигнала, соответствующего данной выборке, равно

t

во ест

tc+ v td,

и составляет величину порядка 150- 200 не.

Информационная магистраль Общая шина 7 реализована многопроводным кабелем, который используется для соединения БВВИ 6 и 24, ЦП 8, КН 9, КВТ 10 и КП 11, а также соединениями, выполненными непосредственно на генмонтажных панелях эуих блоков. Кабель представляет плоский шлейф из склеенных проводников и имеет следующие основные характеристики: волновое сопротивление 100120 Ом; погон- ное сопротивление 0,17 Ом/м-f.количество проводников 56 сигнальных и 56 земляных.

В качестве ЦП 8 применен процессор СМ2420, осуществляющий вычисли- тельные операции и инициирующий обмен информацией, включающий встроенную память (объемом 248 кбайт и процессор с плавающей запятой).

В качестве накопителя 12 может быть применен накопитель на гибких магнитных дисках, состоящий из двух блоков ЕС-5074, связанный кабелем ТОП/Е254 с общим контроллером 9 накопителя типа В922/003, Видеотермина 13 типа ВТА 2000-15, связанный кабелем Т011/Е308 с контроллером 10 видеотерминала типа СМ 1420/402, в совокупности представляет алфавитно- цифровой видеотерминал СМ1420.72020 Блок 14 печати типа АЦПУ СМ 6305, связанный кабелем Т010/Е292 с контроллером 11 печати типа, 1420/400, входит в состав устройства печати СМ 1420,6305,

Стенд работает следующим образом

Равномерно подсвеченный с помощью лазера 1 и коллиматора 2 слайд 3 имитирует изображение реального объекта Это изображение Фурье-объекти- вом 4 разлагается на пространственные спектральные составляющие (по интенсивности пространственных частот), преобразуемые телевизионной

0

5 0 5

0

д 5

5

камерой 5 в видеосигнал, который оцифровывается и запоминается Р

БВВИ 6.

Во втором оптическом канале осветитель 18 подсвечивает тест-объект 9 (мира Фуко) и его изображение пере носится оптической системой 20 на фотокатод ЭОП 21, а изображение с экрана ЭОП 2 через оптическую систему 22 поступает на телевизионную камеру 23, преобразующую его в видеосигнал, который затем оцифровывав ся и запоминается в БВВИ 24 (анало л- - но первому каналу).

Таким образом, в БВВИ 6 и 24 находится оцифрованный кадр изображений объекта наблюдения и тест-объекта. Контроль работы трактгв формирования и оцифровки этих изображений осуществляется с помощью ЭК 5, ЦАП 16 и ТМ 17S при этом достоверность контроля повышается за счет того, ч го оператор наблюдает на экране ТМ 17 изображение, сначала переведенное ч коцы АЦП 25, а затем снова в видеосигнал ЦАП 16. ЦП 8 через магистраль 7 выбирает элементные напряжения Ut из БВВИ 6 и и производит обработку в соответствии с указанными операциями.

При этом o6tseH информа.,1 ей и соответствующие командные сигналы ду блоками 6, 8, 9, 10, 1 ь 24 инициируются только ЦП 8 о Программа заботы, записанная на махкитнг i пне j накопителя 12, передается в ЦП 8 через КН 9 после набора соотве ст вующей команда ча ВТ 13S после чего КЗТ 10 через магистраль 7 вызывает ЦП 8, который обращается сначала КВТ 10 и опрашивает его, а. затем переписывает информацию из накопителя 12.

Дальнейшая работа, вплоть до окончания полного цикла обработки, идет под командой ЦП 8, причем обеспечивается вывод необходимой информации на ВТ 13 и блок 14 печати черв блоки 10 и 11 соответственно, а межуточные результаты по мере необходимости выводятся и считываются при помощи накопителя 12 и КН 9,

После установки слайда 3 с нужным сюжетом и необходимых дисков в накопитель 12 включается аппаратурас Затем оператор контролирует качество изображения Фурье-спектра объекта наблюдения на телемониторе 17, пользуясь при этом каталогом характерных пространственных спектров для типовых объектов (круг, квадрат и т,д,). После этого оператор с помощью ЭК 15 устанавливает изображение тест-об.,е.ста 19, считываемого телекамерой 23 с экрана ЭОП 21,.при этом диаметр размытого (однотонного) пятна в центре изображения миры на экране телемонитора 17 зависит от качества установленного ЭОП 21.

Если оператор оценил работу трактов формирования и оцифровки изображения как нормальную, то он набирает па ВТ 13 команду запуска программы обработки, после чего, как было указано, функции управления выполняет ЦП 8, Прграмма обработки предусматривает трехкратное повторение цикла записи и вычислений, и подтверждение достоверности результата выдается (в виде сообщения на видеотерминале 13 и блоке 14 печати) в случае совпадения результатов обработки в какдом из циклов,

Если этого не происходит то оператор должер либо повторить трехкратный цикл вычислений, либо провести тестовую проверку стенда„

Тестовая проверка проводится еле дующим образом В первом канале (Фигс1) устанавливается контрольный слайд 3S содержащий изображение квадрата или кружка, размер которого вы- бирается таким образом, чтобы .гранич- яая частота Фурье-спектра объекта соответствовала пороговой частоте глаза0 Во втором канапе изымается ЭОП 21, а-изображение тест-объекта 19 проецируется проекционной системой непосредственно на фоточувствительную поверхность телекамеры 23 (фиг01) что позволяет получить максимальную ширину частотно-контрастной харак- теристикй,

В случае нормальной работы стенда результат обработки - отношение, m/m по уровню опознавания должен быть положительным,, т0е0 и/тПОр I,

Если стенд не проходит тест-проверки, то необходима проверка работы элементов стенда При наличии мелких деталей в составе опознаваемого объекта, недостаточно хорошо передавае- мых ЭОП 2 (фиг.1), когда результат вычисления га/га для задачи опознавания (отношение с/га 16-20) 1 , оператор имеет возможность снижать

вачкчину тг , постепенно переходя к задачам различения (отношение с/ш 8-10) и обнаружения (с/ш 2,5f3,5), что осуществляется путем задания нужной величины m/IO на видеотерминале 1 3,

Формула изобретения

различные участки пространственного частотного спектра, полученные суммы амплитуд сигналов в различных участках пространственного частотного спектра нормируют на наибольшую из сумм и регистрируют полученное частотное распределение относительных сумм амплитуд сигналов t(Vx,Vy), задают спектральную плотность мощности пространственных шумов органа зрения оператора C(Vy,Vy), пороговое отношение сигнал/шум тяв по уровню опознавания, граничную пространственную частоту

V,

гр

в пределах диапазона пространственных частот от - V Гр до + Vrp , суммируют величины отношений

Si VxjVj) -T tf-xiV.&.SCvx,v,)

и находят значение

гр

m

р .

XG У

а отношение сигнал/шум m определяют согласно алгоритму

.V| ,

Tff

2 (1

определяют видимость по величине отношения m/mn , причем поэлементное считывание изображения светового сигнала производят параллельно

5

0

5

0

5

0

кую систему и фотоприемник, о т к и- чающийсч тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения определения видимости по уровню зрительной задачи опознавания с учетом пространственного спектра сланца реапьного объекта, он снабжен установленными последовательно друг за другом на общей оптической оси одномодовым лазером, коллиматором, слайдом, ypr.t.- объективом, телевизионной камерон, причем фотоприемник выполнен в виде телевизионной камеры, тест-объект выполнен в виде радиальной миры, блок обработки информации выполнен в виде двух блоков ввода видеоинформации, электронного коммутатора, цифроаналогового преобразователя, телевизионного монитора, центрального процессора, контроллера накопитапя, накопителя, контроллера видеотерминала, видеотерминала, контроллера печати, блока печати, причем телевизионные камеры соединены соответственно с первым и вторым блоками -ввода видеоинформации, два блока ввода видеоинформации, центральной процессор, контроллер накопителя5 контроллер видеотерминала, контроллер печати соединены магистралью Общая шина % первый и второй блоки ввода видеоинформации соединены с электронным ком- мутатором, который соединен с цифро- аналоговым преобразователем, соединенным с телевизионным монитором контроллер-накопитель соединен с накопителем, контроллер видеотерминала - с видеотерминалом, контроллер печати - с блоком печати.

«7 %«.$

фиг. 2

I

Фие.5