Устройство для считывания изображений Советский патент 1991 года по МПК G06K11/00 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при исследовании импульсных быстропротекающих процессов, сопровождающихся световым излучением.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 - структура кодов разделителей; на фиг. 4 - структуры дискретизации.

Устройство содержит телевизионный датчик 1, линию 2 связи, видеоусилитель 3, фиксатор 4 уровня, селектор 5 синхроимпульсов, формирователь 6 уровня, блок 7 запуска, счетчик 8, генератор 9 импульсов, блок 10 управления, первый 11 и второй триггеры 12, третий 13 и четвертый 14 коммутаторы, фильтр 15 низкой частоты, пиковый детектор 16, регулятор 17 уровня, второй коммутатор 18, первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 19, элемент ИЛИ 20, первый 21 и второй 22 элементы задержки, регистр 23, цифроаналоговый преобразователь (ЦАЛ) 24, дифференциальный усилитель 25, второй АЦП 26, первый коммутатор 27, блок 28 записи, формирователь 29 импульсов, третий элемент 30 задержки и блок 31 памяти.

Устройство работает следующим образом.

F исходном состоянии телевизионный датчик 1 формирует последовательность строчных синхроимпульсов. Генератор 9 импульсов формирует непрерывную последовательность тактовых импульсов. Устройство находится в ждущем режиме и регистрации информации не происходит.

Для синхронизации начала работы устройства с моментом появления имлульI

(Л

с

о

4 СП

со 1

со

сного изображения на вход Запуск устройства поступает импульс (поз. 32, фиг. 2), формируемый внешним устройством одновременно с началом свето-, вого импульса„ Импульс запуска поступает на управляющие входы телевизионного (ТВ) датчика 1 и блока 7 запуска. ТВ датчик 1 после прихода импульса запуска переходит в режим накопления потенциального рельефа и преобразует световую информацию в электрическую, которая затем в виде полного видеосигнала передается по линии 2 связи (поз 33, фиг о 2)„ До прихода импульса запуска на выходе блока за пуска 7 присутствует уровень О, подаваемый на вход сброса счетчика 8 и

10

15

и вход селектора 5 синхроимпульсов,, На другой вход селектора 5 поступает напряжение уровня срабатывания, зависящее от амплитуды помехи (поз. 37, фиг с 2)„ Селектор 5 выделяет из полного видеосигнала, поступающего на его вход, строчные синхроимпульсы путем сравнения напряжений на обоих входах При поступлении синхроимпульса на управляющий вход фиксатора 4 уровня с выхода селектора 5 синхроимпульсов в фиксаторе 4 происходит запоминание уровня гашения для каждой строки и его вычитание из полного видеосигнала В результате на информационном выходе фиксатора 4 уровня начальный уровень видеосигнала соответствует нулевому уровню (поз-38, фиг„2

запрещающий работу счетчика 8„ С приходом импульса запуска на выходе бло- 20 независимо от наличия низкочастотных

ка 7 запуска появляется уровень 1, который снимает запрет с входа сброса счетчика 8 и переводит счетчик 8 в счетный режим Счетчик 8 подсчетом импульсов с генератора 9 осущест- 25 вляет задержку tj кодирования на время накопления ТВ-датчика. После фор мирования временного интервала задержки t- счетчик 8 выдает импульс (поз. 34, фиг. 2) на управляющий вход блока 10 управления„ С приходом этого импульса блок 10 управления формирует временной интервал t, путем подсчета импульсов, подаваемых на счетный вход блока 10 с генератора 9; длитель30

35

помех видеосигнала На вход формирователя 6 уровня срабатывания селектора с управляющего выхода фиксатора 4 подается запомненный в начале каждой строки уровень гашения с наложенной низкочастотной помехой„ На выходе формирователя 6 появляется напряжение, пропорциональное суммарной амплитуде помехи и уровню гашения (поз.37,фиг.2).Таким образом, уровень срабатывания селектора 5 автоматически отслеживает изменение уровня гашения видеосигнала в зависимости от амплитуды низкочастотной помехи с В результате обеспечивается выделение синхроимпульсов и фиксация начального уровня сигнала яркости при амплитудах наводок, превышающих амплитуду синхроимпульсов, что повышает точность считывания в условиях низкочастотных помех.

ность интервала t соответствует времени прямого хода кадра. Во время tK разрешается прохождение строчных синхроимпульсов (поз.35,фиг.2).подаваемых на другой управляющий вход блока 10 с выхода селектора 5, на второй выход блока 10. С приходом импульса со счетчика 8 на первом выходе, блока 10 формируется сигнал блокировки (поз.36,фиг.2), подаваемый на вход блокировки блока 7 запуска на время кодирования инЛормации, с целью предотвращения ложных повторных запусков устройства с, После окончания временного интервала блок 10 снимает сигнал блок-ировки и запрещает прохождение строчных синхроимпульсов о Выделение строчных синхроимпульсов и фиксация начального уровня сигнала яркости осуществляется следующим образом. Усиленный видео усилителем 3 полный видеоснг- нал (поз.33, фиг. 2) поступает на вход фиксатора 4 уровня видеосигнала ,

,

59794

и вход селектора 5 синхроимпульсов,, На другой вход селектора 5 поступает напряжение уровня срабатывания, зависящее от амплитуды помехи (поз. 37, фиг с 2)„ Селектор 5 выделяет из полного видеосигнала, поступающего на его вход, строчные синхроимпульсы путем сравнения напряжений на обоих входах При поступлении синхроимпульса на управляющий вход фиксатора 4 уровня с выхода селектора 5 синхроимпульсов в фиксаторе 4 происходит запоминание уровня гашения для каждой строки и его вычитание из полного видеосигнала В результате на информационном выходе фиксатора 4 уровня начальный уровень видеосигнала соответствует нулевому уровню (поз-38, фиг„2)

10

15

0 независимо от наличия низкочастотных

5

0

5

0

5

0

5

помех видеосигнала На вход формирователя 6 уровня срабатывания селектора с управляющего выхода фиксатора 4 подается запомненный в начале каждой строки уровень гашения с наложенной низкочастотной помехой„ На выходе формирователя 6 появляется напряжение, пропорциональное суммарной амплитуде помехи и уровню гашения (поз.37,фиг.2).Таким образом, уровень срабатывания селектора 5 автоматически отслеживает изменение уровня гашения видеосигнала в зависимости от амплитуды низкочастотной помехи с В результате обеспечивается выделение синхроимпульсов и фиксация начального уровня сигнала яркости при амплитудах наводок, превышающих амплитуду синхроимпульсов, что повышает точность считывания в условиях низкочастотных помех.

Во время прямого хода строки фиксированный относительно нулевого уровня сигнал яркости поступает через коммутатор 18 на информационный вход первого АПП 19. На тактовый вход А1Щ 19 через элемент ИЛИ 20 с выхода коммутатора 13 только во время прямого хода ТВ-строки (поэ0 39, фиг. 2) поступают импульсы, по которым преобразователь 19 преобразует аналоговый сигнал в цифровой кодс Одновременно сигнал яркости поступает через фильтр 15 низкой частоты на информационный вход пикового детектора 16.Фильтр 15 устраняет влияние дефектных элементов (ярких точек) светочувствительной мишени датчика 1 и шумов видео- тракта на анализ максимального значения пиковым детектором 16 сигнала яркости текущей строки„ К концу ТН- , строки на выходе пикового детектора 16 появляется максимальное значегке амплитуды сигнала яркости (по , чО, Лиг 2). Регулятор 17 уровня слежения путем деления (с заранее заданным ко- эффициентом деления) максимального значения сигнала яркости текущей строки формирует регулируемый уровень спеже- ния для следующей строки.

Во время обратного хода строки по синхроимпульсу, поступающему во время

Ц с первого выхода блока 0 на ynpa-j ьесовыми коэффициентами) кода с выявляющий вход коммутатора 18 (поз„ 39, фиг„ 2), последний переключается, и на информационный вход первого А1Щ 19 через коммутатор 18 поступает с регулятора 17 напряжение, соответствующее установившемуся уровню слежения. На тактовый вход АЦП 19 во время обратного хода ТВ-строки постукает через элемент ИЛИ 20 инвертированный задерда AL ii L- с кедом ypi-гня слежения Это обеспечивает более высокое аггп- лнтудное разрешение мелкой структуры однокгатного светового импульсэ, я 20 заранее заданной с ммутатором 18 его части, т.е. бопеа высокую точность измерения.

Поп кодировании импульсного изображения одновременно осуществляется

жанный элементом 21 задержки строчный 25 его пространственная дискретизация,

ет лре -Огачотепние vci . о р зност-- сигнала лгкост в ш фрогюй код. Релнчина гасительного rvrtr,: jL:m i:r-- чального уровня АЦП 26 г снгпла яр-кости включается р массив регистрируемой информации,, По и,,. мл межстрочного интервала кед уровня с, жекия с выхода регистра 3 через 1. гмт ут-1тор 27 и Слск 28 записи пп:туп.яет в блок 31 памяти, При обработке зарегистрированной информации точное .значе- ние кода яркости может быть почученп путем сложения (с соответствующими

да AL ii L- с кедом ypi-гня слежения Это обеспечивает более высокое аггп- лнтудное разрешение мелкой структуры однокгатного светового импульсэ, я заранее заданной с ммутатором 18 его части, т.е. бопеа высокую точность измерения.

Поп кодировании импульсного изображения одновременно осуществляется

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при исследовании импульсных быстропротекакицих процессов. Цель изобретения - повышение точности устройства - достигается введением двух триггеров, трех коммутаторов, фильтра низкой частоты, пикового детектора, регулятора уровня, формирователя импульсов, двух аналого-цифровых преобразователей, трех элементов задержки, блока записи, регистра, элемента ИЛИ и цифроаналсгового преобразователя, что позволяет регистрировать с высокой разрешающей способностью неравномерность сигнала в зоне его максимальной амплитуды. 4 ил.

синхроимпульс, по отрицательному фронту которого АЦП 19 преобразует сигнал с выхода регулятора 17 в цифровой код Далее этот цифровой код злш оываетп т в регистр 23 по задержанному на время преобразования АЦП 19 элементом 22 задержки строчному синхроимпульсу. Формирователь 29 импульсов пс положительному фронту синхроимпучьса формирует короткий импульс (поз о 41, фиг„ 2) вначале каждой ТВ-строки, который сбрасывает сигнал пиковоги детектора 16 (поз0 40, фнг„ 2)„

Регистр 23 предназначен для хранения в течение последующей строки кеда уровня слежения, соответствующего смещрчию сигнала яркости относительно начального уровня АЦП 26„ ЦАП 24 преобразует этот код в аналоговый уровень слежения, который по- ступает на первый вход дифференциального усилителя 25„ На второй вход дифференциального усилителя 25 поступает сигнал сигнал яркости с уровнем черного, фиксированным на нулевом уровне. В результате на выходе усилителя 25 формируется разностный усиленный сигнал Сигнал с выхода дифференцнстльного усилителя 25 поступает на информационный вход АЦП 26„ На тактовый вход АЦП 26 только во время прямого хода ТВ-строки с выхода второго коммутатора 14 поступают км- пупьсы, по которым АПП 26 осуществля

30

35

4С

.с

С

5

которая реализуется в предлагаемом устройстве следующим обр.ччгм,

По импульсу со счетчика Ь, посгу- ПЙ;С.-,СМУ на установочнкй п.:ог, т л-тге- ра 11 последний устанавливается в исходное состояние, соответствующее уровню Г на прямом выходе и О на инверсном. В результате устанзь- ливается начальная фаза структуры дискретизации в начале инггрва. Л кодирования tj для каждого АЦП. На тактовый вход триггера 12 с iенера- топа 9 пост пают тактовые импульсы. Во время интервала кодирования на управляющий вход триггера 12 поступают с первого выхода блока 10 управления строчные синхроимпульсы (поз. 35, фгг. 2). При /ровне 1 на управляющем входе триггера 12 разрешается его работа в счетном режиме Частота импульсов генератора 9 выбирается во столько рлз большей частоты дискретизации, во сколько раз допустимая нестабяльность временной привязки импульсов стробпровлния А1Щ к ьачалу ТЬ-строки мечхтс периода дискретизации. Триггер 12, работа в счетном режиме, осуществляет жесткую временную привяз у начала дискре тизации к началу ТВ-строки. На лря- мом и инверсионном выходах триггера 12 формируются во время прямого хода ТВ-строки последовательности импульсов с относительным tti ,.:-«

1

сдвигом 180°. На первые входы коммутаторов 13 и 14 поступают импульсы с нулевой фазой, а на вторые входы - с фазовым сдвигом 180°. В течение первой ТВ-строки на управляющем входе коммутатора 13 присутствует уровень О, а на управляющем входе коммутатора 14 уровень 1. Коммутатор 13 в этом случае обеспечивает поступление импульсов на выход с первого входа, а второй коммутатор 14 - с второго входа. При поступлении следующего синхроимпульса на тактовый вход триггера 11 уровни сигналов на его выходах изменяются на противоположные (позс 43, фиг 2) и переключают коммутаторы 13 и 14. Теперь коммутатор 13 обеспечивает поступление импульсов на выход с второго входа, а коммутатор 14 - с первого „ С приходом следующего синхроимпульса под управлением триггера 11 коммутаторы 13 и 14 вновь изменяют на своих выходах Лазу импульсов на 180°, и т.д. в каждой ТВ-строке. Таким образом, для каждого АЦП реализуются шахматные пространственные струтуры дискретизации изображения. Причем структура дискретизации первым

АЦП 19 сдвинута по фазе на 180 относительно структуры дискретизации вторым А1Ш 26.

Цифровые коды с выходов обоих АЦП поступают на первую группу информационных входов коммутатора 27, на вторую группу информационных входов которого поступает код уровня слежения с выхода регистра 23с Коммутатор 27 представляет собой мультиплексор, который во время прямого хода ТВ-строки пропускает на выход сигналы с первой группы входов а во время обратного хода ТВ-строки с второй. Переключение направления пропускания информации происходит строчным синхроимпульсом, поступающим на управляющий вход коммутатора 27 с второго выхода блока 10 управления.

Количество шин первой группы информационных входов коммутатора 27 равно суммарному количеству разрядов обоих АЦП для обеспечения записи каждого разряда каждого АЦП..Количество шин второй группы входов коммутатора 27 равно числу разрядов первого АЦП 19. Число ппш в магистрали, связывающей коммутатор 27 и блок 28

8

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

записи, также равно суммарному числу разрядов АЦП 19 и АЦП 26« Коммутатор 27 записи предназначен для обеспе- , чения записи в блок 31 памяти текущих значений кодов яркости обоих АЦП, служебных слов, именуемых кодами разделителей, разделяющих весь цифровой информационный массив на блоки, соответствующие ТВ-строкам, и кодов уровня слежения о На информационные входы блока 28 записи во время прямого хода ТВ-строки коммутатор 27 выставляет текущие значения кодов яркости обоих А1Щ, которые через блок 28 записи поступают на информационные входы блока 31 памяти Импульсы с выхода коммутатора 13 через элемент 30 задержки во время прямого хода ТВ-строки поступают на тактовый вход блока 28 записи и далее с его управляющего выхода на вход записи блока 31 памяти

Во время обратного хода строки на входе блока 28 записи коммутатор

27выставляет код уровня слежения, записанный в регистре 23. На информационных входах блока 31 памяти блок

28записи Лормирует коды разделителей в виде последовательности двух кодовых слов,, структура которых представлена на Фиг о Зо Одновременно с формированием кодов разделителей блок 28 записи Формирует два (поз. 42, фиг,, 2) импульса записи, поступающих на вход записи блока 29 памяти, по которым друг за другом записываются два слова кодов разделителей. После чего блок 28 записи выставляет на выходной магистрали код уровня слежения, поступающий с коммутатора 27, и

в одном из свободных разрядов информационного слова - код состояния выхода распределителя 11 импульсов. Код состояния содержит информацию о фазе импульсов дискретизации в текущей ТВ-строке. Блок 28 записи далее Формирует третий импульс (поз. 42, фиг.2), по которому информационное слово, содержащее код уровня слежения и код состояния блока 11, записывается в блок 31 памяти0 Формирование служебных слов и импульсов записи на выходе блока 28 происходит во время обратных ходов ТВ строк под управлением строчных синхроимпульсов, поступающих на управляющий вход блока 28 записи„ Структура кодов разделителей (фиг. 3) выбрана как невозможная последовательная комбинация кодов яркости обоих А1Що При регистрировании ТВ-кадров приходится иметь дело с большим объемом цифровой инфорырпьи (порядка 104-10б слов). При регистрации уникальных однократных световых процессов нельзя полностью исключить возможность сбоев при кодировании, которые могут повлечь разру-j шение строчно-кадровой структуры всего информационного массива и, как следствие, потерю информации и снижение точности0 Поэтому запись кодов разделителей, значений кодов уровня слежения, относительно которых происходит фиксация шкалы второго АЦП 26 и информации о фазе импульсов дискретизации в данной ТВ-строке дополнительно повышает точность и достоверность считывания импульсных изображений о Формула изобретен

2

и я

4

Устройство для считывания изображений, содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик, видеоусилитель и фиксатор уровня, пе вый выход которого соединен с входом формирователя уровня выход которого соединен с первым входом селектора синхроимпульсов, второй пход которог соединен с выходом видеоусилителя, а выход соединен с управляющим входом Фиксатора уровня, управляющий вход телевизионного датчика является входом Пуск устройства, первый управляющий вход блока запуска соединен с входом Пуск устройства, второй управляющий вход соединен с первым выходом блока управления, а выход соединен с входом Сброс счетчика, тактовые входы счетчика и блока управления соединены с выходом генератора импульсов, выход счетчика соединен с входом Сброс блока управления, выход селектора синхроимпульсов соединен с входом стробирования блока управления, первый и второй ан лого-циФровые преобразователи, выход которых соединены с первым ин ормаци онным входом первого коммутатора, певый вход дифференциального усилителя соединен с выходом Ликсатора уровня, выход - с информационным входом второго аналого-цифрового преобразователя , и блок памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содер

в ии -jQ20

25

30

35

- . жит Фильтр низкой члгтоггы, пнксъин детектор, пюрмиросатель нмггул ьсор, регулятор уровня, второй комм тьтор, регистр, ци роаналоговый прео раэсва- тель, элемент ИЛИ, три элемента яа- держки, блок записи, два триггера, третий и четвертый коммутаторы, информационный и уттпзыпющнй входы блока памяти соединены с первым н вторым выходами блока записи, информационный вход которого соединен с выходом первого коммутатора, второй выход блока управления соединен с инверсными входами первого и второго триггеров, входом формирователя импу.пьсов, управ- ллкглим входом второго коммутатора, входом первого элемента задержки, первым управляющим входом блока записи и управляющим входом первого коммутатора, прямой и инверсный выхо- Ј.v второго триггера соединены с первым и вторым информационным входами третьего и четвертого коммутаторов, управляющие входы которых соединены с инверсным и прямым выходами первого триггера, прямой вход которг го соединен с выходом счетчика, прямоГ: вход второго триггера соединен с выходом генератора импульсов, выход четвертого коммутатора соединен с управляющим входом второго аналого-икАрового преобразователя, выход третьего коммутатора соединен входом тоетьего -че-- мента задержки и первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом первого аналого- цифрового преобразователя, информационный вхсд которого соединен с выхо- 40 Дом второго коммутатора, первый информационный вход которого соединен с выходом регулятора уровня, вход которого соединен с выходом пикового детектора, управляющий вход которого соединен с выходом Лормирователя импульсов .информационный вход - с выхо- дом гЬильтра низкой частоты, второй выход Фиксатора уровня соединен с входом фильтра низкой частоты и вторым информационным входом второго коммутатора, выход первого элемента задержки соединен вторьм входом элемента ИЛИ и входом второго элемента задержки, -выход которого соединен с управляющим входом регистра, выход которого соединен с вторым информационным входом первого коммутатора и входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом

45

И16А5979l2 ,

дифференциального усилителя, выход записи, третий управляющий вход которого соединен с прямым выходом первого триггера.

третьего элемента задержки соединен с вторым управляющим входом блока

w

41

«

записи, третий управляющий вход которого соединен с прямым выходом первого триггера.

Шины}соответст- Шинь соответст- вующие АЦП 19 дующие АЦП26

000000001111111 1-Первоеслово кода разделителя

111111110000000 0 - Второе слово кода разделителя tx х у уу х хх х

Код уровняКод состояния - Третье слтед ное слово

слежения блока 11 -

Kodjji последующей, ТВ Строки

о -Отсчеты АЦП 19 х - Отсчеты АЦП26

Редактор Л. Пчолинская

Составитель А. Глотов Техред Л.Олийнык

Чаказ 1351

Тираж 391

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Коды предыдущей ТВ строки

Фиг.З

Фиг А

Корректор Н.Ревская

Подписное