Устройство для воспроизведения изображения интерферограмм Советский патент 1991 года по МПК H04N7/18 

Ё

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в системах наблюдения и анализа интерферограмм. Целью изобретения является повышение отношения сигнал/шум путем уменьшения смазэ изображения при вибрациях. Устройство для воспроизведения изображения ин- терферогрэмм содержит матрицу на приборах с зарядовой связью (ПЗС-матри- цу) 1, входной 2 и выходной 3 регистры, предварительный усилитель 4, блок 5 управления, затвор или импульсный источник 6 света, видеоконтрольный блок 7, делитель 8 напряжения и повторитель 9. Устройство для воспроизведения изображения интерферограмм в составе систем анализа интерферограмм обеспечивает сокращение времени контроля и повышение достоверности контроля. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Os О Оч

ел

4

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в системах наблюдения и анализа интерферограмм.

Целью изобретения является повышение отношения сигнал/шум путем уменьшения смаза изображения при вибрациях.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для воспроизведения изображения интерферограмм; на фиг.2 - структурная схема блока управления; на фиг.З - циклограмма работы устройства для воспроизведения изображения интерферограмм.

Устройство для воспроизведения изображения интерферограмм содержит матрицу 1 на приборах с зарядовой связью (ПЗС-матрицу), входной 2 и выходной 3 регистры, предварительный усилитель 4, блок 5 управления, затвор или импульсный источник 6 света, видеоконтрольный блок 7, делитель 8 напряжения и повторитель 9.

ПЗС-матрица 1 предназначена для фотоэлектрического преобразования.

Предварительный усилитель 4 предназначен для согласования выхода ПЗС-матри- цы с нагрузкой.

Блок 5 управления (фиг.2) содержит формирователь 10 фазных напряжений входного и выходного регистров, делитель 11 частоты, синхрогенератор 12, формирователь 13 фазных напряжений матрицы, первый 14 и второй 15 преобразователи уровней напряжений, одновибратор 16.

Генерируемые в формирователе 10 импульсы тактовой частоты делятся делителем

11частоты до требуемой частоты и подаются на синхрогенератор 12. Синхрогенератор

12вырабатывает строчные гасящие импульсы (СГИ), подаваемые на формирователь 13 цна пятый выход блока управления, кадровые гасящие импульсы (КГИ), подаваемые на блоки 13 и 16 и на четвертый выход блока управления, и смесь гасящих импульсов, которая поступает на вход блоков 13 и 10.

Одновибратор 16 по переднему фронту КГИ вырабатывает импульсы управления экспозицией необходимой длительности.

Блоки 14 и 15 обеспечивают согласование по уровням напряжений сигналов управления фазами, вырабатываемых формирователями 10 и 13. Затвор 6 предназначен для обеспечения короткой экспозиции изображения на ПЗС-матрице 1. Затвор 6 может быть реализован как электромеханическое устройство, управляемое импульсным сигналом.

Делитель 8 напряжения и повторитель 9 предназначены для поэлементного умножения сигнала изображения на некоторый регулируемый коэфициент К 1. Регулировочный вход устройства для воспроизведения изображения интерферограмм может быть выполнен как механическим (ручка управления), так и электрическим (от управляющего сигнала, поступающего извне). В первом случае в схеме делителя используется подстроечный резистор, а во втором - управляемый резистор (транзистор, тиристор и т.п.).

0 Устройство для воспроизведения изображения интерферограмм работает следующим образом,

В интервале кадрового гасящего импульса происходит экспонирование фото5 чувствительной поверхности ПЗС-матрицы 1 изображением наблюдаемого сюжета, например, интерференционной картины. При этом происходит накопление фотогенери- рованных зарядов под фазными электрода0 ми ПЗС-матрицы 1, которая работает в стандартном режиме включения. Длительность экспозиции определяется временем, на которое открывается затвор 6 или включается импульсный источник света под

5 действием управляющего импульса, поступающего от устройства 5 управления.

Во время активной части кадра под действием фазных последовательностей, формируемых преобразователями уровней

0 напряжений, производится построчный и поэлементный сдвиг накопленного зарядового рельефа в выходной регистр 3, а также построчный и поэлементный ввод информации через входной регистр 2 в ПЗС5 матрицу 1, т.е. заполнение матрицы информацией (зарядовым изображением), вводимой через входной регистр 2. Сигнал изображения поэлементно умножается в делителе 8 на коэффициент К 1, а резуль0 тирующий сигнал вводится через входной регистр 2 обратно в ПЗС-матрицу 1. К моменту начала очередного кадрового гасящего импульса в ПЗС-матрицу переписан зарядовый рельеф, причем величина заряде-.

5 вого пакета каждого элемента рельефа в К раз отличается от величины зарядового пакета соответствующего элемента, имевшегося в ПЗС-матрице 1 до переписывания. В следующем кадровом гасящем им0 пульсе производится новая экспозиция, в результате чего обеспечивается суммирование нового и обработанного изображений Далее процесс периодически с кадровой частотой повторяется, Как видно из циклограммы,

5 приведенной на фиг.З, процессы последовательного ввода зарядового изображения в ПЗС-матрицу 1 и формирования (считывания) сигнала изображения происходят одновременно в активной части кадра. В интервале же кадрового гасящего импульса

осуществляются импульсная экспозиция и суммирование зарядовых пакетов для каждого элемента изображения. Таким образом, для каждого элемента изображения выполняется рекурсивная фильтрация, описываемая следующим разностным уравнением

Yn-Xn + K -Yn-1,(1)

где Yn - выходная величина (интенсивность элемента выходного изображения в n-м кадре);

Хп - входная величина (интенсивность элемента входного изображения в n-м кад- ре);

Yn-i - выходная величина в предыдущем кадре.

Физическим эквивалентом разностного уравнения (1) является интегрирующее (инерционное) звено, постоянная времени которого определяется коэффициентом К. При этом 0 К 1. Следовательно, в результате рекурсивной фильтрации происходит усреднение случайных колебаний изображения, вызванных, например, вибрациями. Можно показать, что при некоррелированных значениях межкадровых входных

величин Хп. в установившемся режиме выполняется сорлюшение

b-ffcf-b.(2)

где

F Убу

е мТ Су 1й7

нормированные

средние квадратические отклонения;

MX, My - математические ожидания;

Ox, Dy - дисперсия входной и выходной величин.

Таким образом, происходит снижение уровня флуктуации в V(1 +KX(11-К) раз. Из формулы (2) следует, что при К - 1 уровень флуктуации выходной величины снижается до нуля, но существует верхний предел для К, который определяется динамическим диапазоном ПЗС-матрицы и допустимым временем переходного процесса. Имеется соотношение для установившегося режима

(3)

Mt

Мк 1 - К определяющее требуемый динамический диапазон для ПЗС-матрицы при заданном К.

Формулы (2) и (3) определяют пределы для установки К. Контроль за оптимальным значением коэффициента делителя 8 осуществляется по видеоконтрольному блоку 7.

Теоретические и экспериментальные исследования устройства для воспроизведения изображения интерферограмм в составе системы обработки интерферограмм показывают, что оно обеспечивает существенное улучшение качества изображения интерферограмм благодаря уменьшению

5 смаза изображения, вызываемого вибрациями, и повышению отношения сигнал/шум. Это, в свою очередь, сокращает время контроля, качества оптических деталей и повышает достоверность контроля.

0

Формула изобретения

5 (ПЗС-матрицу) с входным и выходным регистрами, блок управления, предварительный усилитель, затвор или импульсный источник света и видеоконтрольный блок, при этом первый выход блока управления соединен с

0 ПЗС-матрицей, второй выход - с входами входного и выходного регистров, третий выход - с входом затвора или импульсного источника света, а четвертый и пятый выходы соединены с первым и вторым входами

5 видеоконтрольного блока соответственно, причем выход выходного регистра через предварительный усилитель подключен к третьему входу видеоконтрольного блока, отличающееся тем, что, с целью

0 повышения отношения сигнал/шум путем уменьшения смаза изображения при вибрациях, введены последовательно соединенные делитель напряжения и повторитель, при этом вход делителя напряжения соеди5 нен с выходом предварительного усилителя, а выход повторителя соединен с входом управления входного регистра, причем вход управления делителя напряжения является регулировочным входом устройства, а вы0 ход предварительного усилителя является выходом устройства.

5 которого подключен к входу формирователя фазных напряжений регистров и первому входу формирователя фазных напряжений ПЗС-матрицы. второй вход которой соединен с входом одновибратора и вторым выходом синхрогенератора. третий выход которого

подключен к третьему входу формирователя фазных напряжений ПЗС-матрицы, причем выходы первого и второго преобразователей уровней напряжений являются соответственно первым и вторым выходами блока 5 управления соответственно.

/4

13

15

ю

управления, выход одновибратора является третьим выходом блока управления, а второй и третий выходы синхрогенератора являются четвертым и пятым выходами блока

16

Импульс управления

экспозицией

12

11

Фиг. 2

кадровый

racrngj иглпульс

йкспозицая, суфлирование зарядовых пакетов

перенос зарядов

формирование

сашала азобрсзеыш

ftia.3

-t

1

/А