Устройство для определения координат точечных световых объектов Советский патент 1990 года по МПК G06K11/00 

Изобретение относится к автоматике и вьиислительной технике и может быть использовано в оптической локации, телевизионных автоматах, системах астронавигации.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема телевизионного датчика, пример исполнения; на фиг. 3 - блок-схема регистра, пример исполнения; на фиг. 4 - блок-схема блока памяти, пример исполнения; на фиг. 5 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для определения координат точечных световых объектс в содержит (фиг. 1) первый триггер 1, пер- вый 2 и второй 3 регистры,первый элемент И 4, второй триггер 5, второй элемент И 6, компаратор 7, элемент И-НЕ 8, третий 9 и четвертый JO триггеры, второй элемент 11 задержки,- элемент НЕ 12, телевизионный датчик. 13, третий элемент И 14, первый элемент 15 задержки, блок 16 индикации, блок 17 памяти, счетчик Х-18 и счетчик У-19. Кроме того, устройство содержит вход 20 Сброс, выход 21 Ко- . нец поиска, вход 22 Установка, . вход 23 Пуск, первую группу 24 информационных выходов блока 17 памяти и группу 25 информационных выходов. Телевизионньй датчик 13 образуют (фиг. 2) формирователь 26, матрицу 27 фотоэлементов на приборах с зарядовой связью, оптический блок 28, генератор 29 импульсов и видеоусилитель 30,

сд

сх со

00

Датчик 13 имеет выход 31 тактовых импульсов, выхпд 32 .строчных гасящих импульсов, выход 33 кадровых гасящих импульсов и выход 34 В1щеосигпала, При этом выход видеоуснлителя 30 сое- гинен с выходом 34 видеосигнала, выход 32 строчных гасящих импульсов соединен с первым выходом генератора 29 импульсов, второй выход которого ;соединен с выходом 33 кадровых гася- ;щих импильсов, выход 31 тактовых км- I пульсов соединен с выходом формирова- i теля 26, группа выходов которого сое - Iдинена с группой входов матрицы 27 I фотоэлементов, выход которой соединен :с входом видеоусилителя 30, группа :входов которого соединена с первой группой выходов генератора 29 импуль сов, вторая группа выходов которого соединена с группой выходов формирователя 26,

Схемы регистров 2 и 3 идентичны. Однако регистр 2 (фиг. 3) содержит первую группу из N триггеров 35, а :регистр 3 - вторую группу нз N-2 триггеров 35, где N-2 - количество ПЗС-элементов в строке матрицы фотоэлементов, причем входы установки нуля триггеров 35 объединены между со- . бой и соединены с входом 36 установки нуля рег истра, входы синхронизации триггеров 35 объединены между собой и -соединены с входом 37 синхронизации регистра, прямой выход (1-1)-го триггера 35 соединен с информационш м входом 1-го триггера (i 1, 2,...), информационный вход первого триггера 35 соединен с информационным входом 38 регистра, В первом регистре 2 первым информафгонным выходом является прямой выход 39 N-ro триггера 35|4, инверсный выход 40 которого является вторым информацион1№1м выходом регистра, третьим инфopмaц i- онным выходом которого является прямой выход (N-1)-ro триггера , а четвертым, пятым и шестым информационными выходами регистра 2- являются инверсные выходы соответственно пер- BOij-o, второго и (N-2)-ro триггеров 35 первой группы. Во втором регистре 3 первым, вторым и третьим информационными выходами являются соответственно инверсные выходы (N-4)-ro, (N-3)-ro и (N-2)-го триггеров 35 второй труппы

Блок 17 памяти (фиг. 4) содержит дешифратор 41, двоичный счетчик 42, два столбца по М узлов 43 памяти (где

0

5 0

5 д . ,г

5

0

0

5

М 0,)(s J, а N, принимают равным N-2 или N-1 соответственно при четном или нечетном значении N-2, аналогично S принимают равным S и:1и S + 1 соответственно при четном или нечетном значении S - количестве строк в матрице 27 фотоэлементов), а каждый узел 43 содержит по К триггеров 44 (где К - число разрядов двоичного кода адреса на выходе счетчиков 18 и 19), При этом вход установю нуля двоичного счетчика 42 и входы установки нулей триггеров 44 объединены мевду собой и соединены со входом 20 установки нуля блока 17 памяти, прямые выходы 25 тригеров 44 соединены с второй группой информационных выходов блока., первая группа 24 информационных выходов которого соединена с информационными выходами двоичного счетчика 42 и входами дешифратора 41, т-й выход которого (т 1,2,,,,,М) соединен с входами синхронизации триг- геров 44 т-й строки узлов 43 памяти, вход 45 записи блока-соединен со счетным входом счетчика 42, информационные входы р-х триггеров (р 1, 2,.,,, К) в каждом из столбцов объединены между собой и подключены в первом столбце к р-му входу 46 первой группы информационных входов блока,а во втором столбце - к р-му входу 47 второй группы информационных входов блока,

Устройство работает следующим образом.

Принцип работы устройства основан на поиске и определении координат изолированных точечных световых объектов в процессе ска-нирования по строкам матричного телевизионного изображения, получающегося на выходе твердотеаьного телевизионного датчика 13, Наличие точечного светового объекта в данном элементе изображения соответствует сигналу 1 на выходе компаратора 7, а его отсутствие- сигналу О. В процессе сканирования последовательно рассматриваются окна изображения размером элементов, и если в центре окна имеется точечный световой объект, а у его восьми ближайших соседей объекта .нет, то такой точечньш световой объект считается изолированным,

В телевизионном датчике 13 изображение проецируется объективом оптического блока 28 на матрицу 27 ПЗСфотоэлементов, с выхода которой сни-- мается электрический сигнал, пропор- циональньй освещенности каждого фото;элемента. Матрица 27 фотоэлементов упра вляется сигналами, вырабатываемы ми формирователем 26, на соответст- |вующем выходе которого формируются тактовые импульсы (ТН) . Генератор 29 импульсов формирует на соответствующих выходах строчные и кадровые гасящие импульсы (era и КП1) и специальные импульсные последовательности уп- рЗЕиення формирователем 26 и видеоусилителем 30, на выходе которого формируется видеосигнал.

В исходном состоянии на входах 20- и 23 Сброс и Пуск, на выходе 21 Конец поиска, на инверсном выходе четвертого триггера 10, а также на выходах первого элемента И 4 и элементов И-НЕ 8 имеются сигналы 1 i(высший уровень напряжения) . Перед пуском устройства на выходе 22 Установка устакашшваеТся порог срабатывания ко мпаратора и на вход 20 Сброс подается сигнал О (низкий уровень напряжения), Для запуска устройства на вход 23 Пуск в момент времени t (фиг. 5) подается сигнал О, от которого на прямом второго триггера 5 устанавливается сигнал 1, KO.Tophii i подается на информационный вход третьего ipnrrepa 9.- Кадровый гасящий и myльc с выхода телевизионного датчика поступает на вход элемента НЕ 12,.где инвертируется, и с выхода элемента НЕ 12 поступает на вход синхрониза 1ии третьего триггера 9, на прямом выходе которого ус танав- ливается сигнал 1 при поступлении заднего фронта кадрового гасящгго импульса ,

Сигнал 1 с прямого вькода третьего триггера 9 подается на информа- ционньо вход четвертого триггера 10 и на первый вход третьего элемента И 14, поэтому тактовые импульсы с тактового выхода 31 телевизионного датчика 13 поя.вляются на выходе третьего элемента И 14 (фиг, 5) и поступают на входы синхронизации первого триггера 1, первого 2 и второго 3 регистров сдвига,

С выхода 34 видеосигналов телевизионного датчика 13 сигнал поступает на информационный вход компаратора 7 Если в момент tj, (фиг. 5) уровень вит деосигнала на входе 34 больше порогд

5

0

5

срабатывания 1 ;«мпаратора 7 на входа 22, то на выходе компаратора 7 формируется импульс . а на выходе эле- ментЛ И-ИЕ 8- импульс О, от которого на прямом выходе первого триггера 1 устанавливается сигнал 1.

При поступлении очередного тактового импульса с выхода элемен-f та И 14 на вход синхронизации первого триггера 1 на прямом выходе последнего устанавливается сигнал О, а сигнал 1 записьгеается в первый разряд первого регистра 2, Следующий тактовьо импульс переписывает сигнал 1 из первого разряда регистра 2 во второй-, а в первьй разряд регистра 2 записывается сигнал О (при отсутствии срабатывания компаратора 7) или 1 (при срабатывании компаратора 7) и т.д. Таким образом, в первом реги- стре 2 запоминается оцифрованная текущая строка изображения, а во втором 3 регистре - оцифрованная следующая строка изображения,

Если в момент времени tj (фиг. 5) на третьем выходе первого регистра (прямой выход (N-1)-ro из группы триггеров 35), на инверсном выходе первого триггера 1, на втором, четвертом,. пятом и -шестом выходах первого регистра 2 сдвига (на инверсных выходах.соответственно первого, второго if (N-2)-ro триггеров 35 группы) и на первом, втором и третьем выходах второго регистра 3 сдвига (на инверсных вькодах соответственно (N-4)-ro, (N-3)-ro и (N-2)-ro триггеров 35 группы) присутствует сигнал 1, то на выходе второго -элемента И 6 также устанавливается сигнал 1, длительность которого равна периоду следования тактовых импульсов t . Наличие сигнала 1 на выходе второго злемен- та 11 6 означает, что на рассматриваемом кадре изображения изолированный точечный световой объект. Далее сигнал I с выхода второго элемента И 6 поступает на вход 45 записи блока 17 памяти, а именно на счетный вход двоичного счетчика 42, содержимое которого увслисивается на единицу. Цри этом на соответствующем выхо де дешифратора 41 появляется сигнал 1, по переднему фронту которого в 5 соответствующие узлы 43 памяти запи- , сываются двоичные коды координат X и Y точечного светового объекта. Например, координаты Xj и Y; j-ro точечно- .го светового объекта записьшаются в .

0

5

0

5

0

узлы 43: и 43j4-i памяти соответственно (где j 1,3,5,..,2М-1). Очевидно, что содержимое с;четчика 42 соответствует двоичному коду числи точеч- 11ЫХ световых объектов,, находящихсй в рассматри ваемом кадре изображения. Двоичный код числа обнаруженных точечных световых объектов поступает с первой группы 24 информационных выходов блока памяти на входы блока 16 индикации, где осуществляется индикация полученного кода

Если в момент времени t (фиг. 5) поступает очередной кадровьй гасящий импульс, то по его переднему фронту четвертый триггер 10 переключается и на его инверсном выходе устанавливается сигнал О, который поступает на .вход второго элемента 11 задержки, время задержки которого равно периоду О следования строчных гасящих импульсов. Поэтому в момент времени t,- (фиг, 5) на выходе 21 Конец поиска устанавливается сигнал О, наличие которого свидетельствует о том, что поиск точечных световых объектов в данном кадре изображения завершен. Далее на вькодах третьего 14 и первого 4.элементов И также устанавливает- ся сигнал О, от которого на прямом выходе первого 1.и второго 5 триггеров и прямых выходах .триггеров 35 первой и второй групп устанавливается сигнал О. По окончании кадрового гасящего импульса на прямом выходе третьего триггера 9 устанавливается сигнал О, так как на информационный вход третьего триггера 9 поступает

сигнал О с прямого-выхода второго

триггера 5.

При появлении переднего фронта следующего кадрового гасящего импульса в момент времени tg (фиг. 5) на инверсном выходе четвертого триггера 45 10 устанавливается сигнал 1, который через второй элемент 11 задержки подается на выход 21 Конец поиска, и на выходе первого элемента И 4 устанавливается сигнал 1,jg

Сигнал на первом выходе первого регистра 2 сдвинут во времени от сигнала на прямом выходе первого триггера 1 на величину, равную С, и N, а сигнал н,а третьем выходе второго регистра 3 сдвинут во времени от сигнала на первом выходе первого регистра 2 на величину, равную С г Гд n(N-2) ,

Координата X точечного объекта фор5 0

5

0

45 jg

мируется в первом двоичном счетмике 18, на счетные входы которых поступают тактовые импульсы, а на вход установки нуля поступают строчные гасящие импульсы, т.е. максимальное количество импульсов, поступающих на тактовый вход первого счетчика 18, равно N-2; а содержимое счетчика 18 соответствует двоичному коду координаты X в данный момент времени и равно номеру элемента в строке Координата Y точечного светового объекта -формируется во втором двоичном счетчике 19, на счетные входы которого поступают строчные гасящие импульсы, а на вход установки нуля поступают кадровые гасящие импульсы, т.е. содержимое счетчика 19 соответствует координате Y и равно номеру строки. При этом величина задержки импульса первьм элементом 15 задержки равна периоду еле- доБания строчных гасяших импульсов, так как центральная строка в окне -изображения размером элементов сдвинута во времени относительно первой строки (считая сверху) на величину и на эту же величину сдвинута в окне последняя строка изображения относительно центральной строки.

Формула изобретения

Устройство для определения координат точечных световых объектов, содержащее телевизионный датчик, блок памяти, первый и второй счетчики координат X, Y, первьй и второй регистры и триггер, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет обеспечения возможности изменения числа строк и элементов в строке, в него введены первой и второй элементы задержки, второй, третий и четвертый триггеры, первый, второй и третий элементы И, компаратор, элемент И-НЕ и элемент НЕ, выход первого элемента задержки соединен с входом установки нуля счетчика координат YJ счетный вход которого подключен к выходу строчных гасящих импульсов телевизионного датчика и соединен с входом установки нуля счетчика координат X, счетный вход которого подключен к выходу тактовых импульсов телевизионного датчика, выход кадровых гасящих импульсов которого соединен с входом первого элементу задержки, входом элемента НЕ и входом синх 1

ронизагши четвертого триггера, инфор мащюнный вход которого объединен с первыми входами третьего элемента И и элемента И-НЕ и подключен к прямому выходу третьего триггера, вход синхронизации которого подключен к выходу элемента НЕ, а информационный вход - к прямому вькоду второго триггера, выход компаратора соединен с вторым входом элемента И-НЕ, первый вход которого объединен с входом второго элемента задержки и подключе к инверсному выходу четвертого триггера, а выход второго элемента за- держки соединен с вторым входом третьего элемента И и является управляющим выходом устройства, зькод тактовых импульсов телевизионного датчика соединен с третьим в:.одом третьего элемента И, выход которого соединен с входом синхронизации первого триг гера, первого и второго регистров, прямой выход первого триггера соединен с информационным входом первого регистра, группа информационных выходов которого соединена с первой группой входов второго элемента И, вторая rpyima входов которого подключена к группе информа1у1онных выходов второго регистра, информационный вход которого подключен к выходу первого регистра, выход второго эле

Q . с

10

мента задержки соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого объединен с входами установки нуля первого, третьего и четвертого триггеров, первого и второго регистров и я вляется первым управляющим. входом устройства, выход третьего элемента И соединен с входом установки нуля второго триггера, вход установки единицы которого является вторым управляющим входом устройства, мнформа- ционньй выход телевизионного датчика соединен с информационным входом компаратора, управляющий вход которого является третьим управляющим входом устройства, выход элемента И-НЕ соединен с входом установки единицы.первого триггера, информащюниый вход которого подключен к шине нулевого потенциала, инверсный выход первого триггера соединен с входом второго элемента И, выход которого соединен с входом записи блока памяти, первая группа информационных входов которого подключена к группе выходов счетчика координат X, а вторая группа информационных входов - к группе выходов счетчика Y, группа выходов блока па- Q мяти является информационным выходсм устройства, а вход считывания блока пам-чти соединен с вторым входом третьего элемента И.,

0

5

Фиг.З

IT f Ь b

IT 4J. СГ,

t CO

e

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в оптической локации, телевизионных автоматах, системах астронавигации. Цель изобретения - повышение точности устройства за счет обеспечения возможности изменения числа строк и элементов в строке. Это достигается дополнительным введением трех триггеров, трех элементов И, компаратора, двух элементов задержки и элемента И-НЕ. Устройство содержит телевизионный датчик, компаратор, блок памяти, блок индикации, два счетчика формирования сигналов координат, два регистра, четыре триггера, три элемента И, два элемента задержки, элемент И-НЕ и элемент НЕ. 5 ил.