Устройство для обнаружения центров интерференционных полос Советский патент 1991 года по МПК H04N7/18 

Изобре генио ся носится к технике телевидения, может быть использовано дпя анализа интерферограмм. в частности для обнаружения центров интерференционных полос.

Цель изобретения - повышение достоверности обнаружения центров интерференционных полос.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема устройства для обнаружения центров интерференционных полос (N 2); на фиг. 2 - схема блока выделения центра; на фиг. 3 - схема блока определения продольного направления; на фи . 4-8 - диаграммы, поясняющие их работу.

Устройство для обнаружения центров интерференционных полос (фиг, 1) содержит телевизионную камеру 1. блок 2 задержки, пеовую, г/гсрую, третью, четвертую и пятую линии 3-7 издержки первый, второй, третий и четвертый блоки 8-11 выделения центра, первый, второй, третий и четреотый блоки 12-15 определения продольного направления, первый, второй, третий и четвертый элементы И 16-19 и эчемент ИЛИ 20.

Блок выделения центра (фиг. 2) содержит первый и второй сумматоры 21, 22, пер- вий и второй компараторы 23, 24 и источник 25 опорного напряжения.

Блок определения продольного направления (Фиг 3) содержит пэрвый и ыорой сумматоры 6, 2 Л первый и второй делители 28, 29, первый, второй и третий компараторы 30, 31. , элр-лент И 33 и источник 34 опорного напряжения.

Устройство дч обнаружения центров интерференционных полос работает следующим образом.

На оптический вход телевизионной камеры 1 проецируется изображения анализируемой интерферограммы. Сигнал изображения интерференционных полос с выхода телевизионной камеры 1 поступает на вход О-лока 2 задержки имеющий четыре отводя через строку, а также на вход первой линии 3 задержки. На входы.второй, третьей, четвертой и пятой линии 4, 5.6 и 7 задержки поступает сигнал изображения интерференционных полос с отводов блока 2 задержки, задержанный соответственно к а один, два, три и четыре строки (фиг. 6). Каждая линия задержки имеет по пять отводов через период одного пиксела (эпемента телевизионного разложения изображения). В результате на их от вода А формируется матрица 5x5 пикселов, в которой выделены 4 направления анализа по осям X, XV, У, -ХУ (фиг. 8).

С этой целью на входы первого, второго, третьего и четвертого блоков 8-11 и первого, второго, третьего и четвертого блоков 12-15 поступают сигналы с отводов первой.

второй, третьей, четвертой и пятой линии 3-7 задержки, сгруппированные по каждому направлению анализа (симметрично относительно центрального отвода третьей

линии 5 задержки). Таким образом синтезируется звездообразная многоэлементная апертура. Анализ сигналов производится по направлению, перпендикулярному продольной оси интерференционной полосы.

или под углами до 45° относительно перпендикулярного направления.

Из фиг. 6 видно, что сигнал изображения интерференционной полосы по каждому из указанных направлений имеет

синусоидальную огибающую.

При поступлении на первую группу входов первого блока 8 (9, 10. 11) выделения центра сигналов с первых двух элементов апертуры выбранного направления (фиг. 4,

б, кривые 1 и 2), а на вторую группу входов сигналов с элементов противоположной ветви (фиг. 4, б, кривые 3 и 4) первый и второй сумматоры 21 и 22 формируют напряжения Ui и U2 (фиг. 4, в), поступающие

на входы второго компаратора 24. При этом первый компаратор 23 выполняет сравнение напряжения Ui с выхода первого сумма- гора 21 и порогового напряжения Unop с выхода источника 25 опорного напряжения. В момент времени th (фиг. 4. д), когда напряжение Ui превысит напряжение Unop, происходит срабатывание первого компаратора 23, которым из исходного нулевого состояния переходит в единичное. В результате сигнал логической единицы с выхода первого компаратора 23 поступает на стро- бирующий вход второго компаратора 24 и разрешает его работу. При равенстве напряжений Ui и U2 в момент времени to (фиг.

4, д) второй компаратор 24 переходит из исходного нулевого состояния в единичное, которое сохраняется до момента зремени и (фиг. 4, д|, когда напряжение ., становится меньше напряжения Unop и выходной сигнал логического нуля с выхода первого компаратора 23 (фиг. 4, г) устанавливает в нулевое состояние второй компаратор 24 (фиг. 4, д), запрещая его дальнейшую работу по стробирующему входу. Таким образом,

перепад О - 1 на выходе первого блока 8 (9, 10, 11) выделения центра соответствует центру сигнала интерференционной полосы в анализируемом сечении (фиг. 4, а). Наличие управления второго компаратора 24 по

стробирующему входу обеспечивает невосприимчивость схемы к сигналам изображения паразитных интерференционных полос. поскольку амплитуда паразитного сигнала существенно меньше полезного.

Из фиг. 6 видно, что амплитуды спсче тов, лежащих на направлении анализа, совпадающего с продольным направлением полосы, равны между собой. Это положено в основу работы первого, второго, трс гьею и четвертого блоков определения продольного направления.

При поступлении на первою группу гхо- дов первого блока 12 (13, 14, 15) определения продольного направления сигналов с первых двух элементов пыбранного направления (фиг. 5, отсчеты 1 и 2), а на вторую группу входов сигналов с элементов противоположной вегзи anepiypbi (фиг, 5, отечен, 3, 4) первый и второй сумматоры 26 и 27 формируют суммарные напряжения, поступающие на входы соответствуюши4/ пррвого и второго делителей 28 и 20, на выходы которых формируются напряжения Ui и U (фиг. 5). Деление суммарных чаг ояжиний на KN N обеспечивает гарантири тнноч превышение напряжения Ui и U2 н;, j нлпг жэ- нием Uoo центрального отсчета при равенстве (приблизительном или точном) напряжения Uoo и напряжения любого отсчета в соответствующей ветви звездгоо- разной апертуры (фиг. 5 с). В этом случае, поскольку напряжения Ui и LL, г окупающие на входы первого и второго .;)мпарато- ров 30 и 31, превышают напряжении U0o, на их выходах будут уровни логической единицы и на обоих входах элемента И 33 действует сигнал логической единицы. 3 результате с выхода элемента i/i 33 будет сигнал логической единицы, свидетельствующий о том, что элементы апертуры лежат на продольном направлении интерференционной полосы.

Если бы в первом и втором делителях 28 и 29 было установлено К 1, то напряжения Ui и U2 представляли бы собой осреднен- ные напряжения соответствующих отсчетов. В этом случае при сравнении напряжения Uoo с напряжениями Ui и U2 наблюдалась бы нестабильная работа, поскольку из-за флуктуации отсчетов как в ветвях апертуры так и центрального элемента из-за шумов первый и второй компараторы 30 и 31 переходили 6i из нулевого в единичное состояние и наоборот случайным образом.

Таким образом, введение коэффициента К 1 предназначено обеспечить стабильное и надежное формирование сигната логической единицы при приблизительном равенстве напряжения отсчетов при совпадении направления анализа с продольной осью полосы.

Кроме того, коэффициент К 1 должен обеспечить формировании логической единицы также и при отклонении процг иьно. оси полосы на угол до ±22, 5° от ближайшего направления анализа. Это обеспечивает надежную работу при любой ориентации анализируемого текущего изображения полосы.

При поступлении на входы первиго (;ло- ка 12 (13, 14, 15) определения продельного направления напряжений от элементов

лпертуры с направлений, ориентированных под углом больше 22,5° амплитуды oi счетов, в случае совпадения продольной оси с центром апертуры имеют синусоидальную огибающую (фиг. 5, а). В результате

напряжения Ui и U2 оказываются меньше напряжения U0o и первый и второй компараторы 30 л 31 устанавливаются в состояние логического нуля и на выходе элемент И 33 формируется сигнал логического нуля

В случае несовпадения центра апертуры с продольной осью полосы, ориентированной под углом более 22,5° к ближайшему направлению анализа, амплитуды отсчетов имеют монотонно-возрастающую огибающую, как эго показано на фиг. 5, б. Это приводит к ситуации, когда напряжение на выходе одного из первого и второго делителей 28, 29 меньше напряжения Uo, а на выходе другого - больше (фиг. 5. 0) 3 рлзуль ате - сигнал логического нуля,

Наличие источника 34 опорно, о i дпря- жения i Unop) и третьего компаратора 32. управляющего по стробирующим входам работой первого и второго компараторов 30

и 31, обеспечивает невосприимчивость к сигналам изображения паразитных интерференционных полос.

В соответствии с вышеизложенным нэ выходе первого блока (12-15)определенил

продольного направления появляется сигнал логической единицы, если элементы апертуры, выходы которых подкпюи : ш к нему, лежат на продольной осп, г.описы непосредственно или под небольшим углом.

Во все,- остальных случаях на его выходе приг . таует сигнал логического нулч.

ОЬнаружение центра интерференционной полосы происходит в соответствии со следующим ал оритмом обработки отсчетов

многоэлементной апертуры

(Х0, Yo) - М: Tx(t) Txy(t)Txy(0 Ly(t)V

VTxy(t) Tx(t) T/t) Lxy(t)V

VTy(t) Txy(t) TxyMUOv

VTXj(t) Ty(t) Tx(t) Lxy(i) 0- 1.

где Х0. УО текущие координаты центра синтезированной многоэлементнои апертуры;

М - совокупность точек, принздлело щих центрам интерференционных полос

,, 0 , при t to w j 1 при t t0

логический си.

нал сечения двумерного сигнала инторфе ренционной полосы в поперечном направлении и в двух смежных правлениях под углом ± 45° к поперечному;

L (t) - логический сигнал с выхода блока определения продольного направления;

А - символ готического умножения;

V- символ логического сложения.

Каждая из четырех конъюнкций приведенного алгоритма соответствует одному из четырех вариантов анализа сигналов с выхода элементов синтезированной апертуры, которые приведены на фиг, 7.

Согласно приведенному алгоритму на первого, второго, третьего и етрег - того элементов И подаются соответствующие сигналы с выходов первого, второго, третьего и четвертого блоков 8-1 i выделения центров первого, второго, трог1, его и четвертого блоков 12-15 определения продольного направления

При равенстве одной из коны ччций единице этот сигнал проходит через соответствующий элемент И, через элемент ИЛИ 20 и поступает на выход устроив та Момент появления сигнала логической единицы на выходе устройства соответствует прохождению центра текущего изображения интерференционной полосы синтезированной апертуры.

Процесс анализа повторяется для каждого элемента изображения интерферог- раммы. По окончании сканирования июбражения обнаруживаются вен центра интерференционных полос

Формула изобретения

1 Устройство для обнаружения центров интерференционных полос, содержащее телевизионную камеру, оптический вход которой является входом изображения интерференционных полос, первую, вторую и третью линии задержки с 2N+ 1 отводами, где N- число элементов в каждой ветви сип тезируемой звездообразной многоэлеменг- ной апертуры, элемент ИЛИ, выхс/1 которого является выходом устройства для обнаружения центров интерференционных полос, а также первый, второй и третий элементы И, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами элемента ИЛИ, отличающееся re i по с пов шения достовер- н ic и Пнэрул ения центров интерференционных О1ос,. введены ( 1)-3 линий ---к с И i-1 отводами, блок задержки

. 2 J гнн иэми которого соединен с t.i MVi v телевизионной камеры и с входом первой линии задержки, а j-выходы (j 1 2 N+ 1) с единены с входами )-линий задержек, L,M осргый элемент И, выход которогосоеди0 i tr tc четвертым сходом элемента ИЛИ, пер- ebiii. второй, третий и четвертый блоки t пределения продольного направления, вы- с дь которых соединены с первыми входа- .ut ,оотвегственно первого, второго,

Г rf r i ,его и четвертого элемента И, а также iv-p join, второй, третий и четвертый блоки оголения центра, при этом выходы 2N+ 1- лчпии задержки для элементов противопо- п г , :) ы х в е . Р е Г1 сичтезированной

0 мн гоэ/и коптили апертуры, проходящими чере i ее центр через каждые 45, кроме ц ноге )лемента, соединены соот- Beif -u , ервой и второй группами вхо- /гм -.-г вогс второго, третьего и четвертого

6f и i PI.I г гем. я центра и с первой и втс- ром уп ,аг входов пзрвого, второго, -, re i/ - iBP-jToro блоков определения род ) о --о .чления. централь- юго еле 1 та оторых соединены со сред0 in HI- jfii j i 1)-й линии задержки, вг(.о, Pjr i,i и четвертый входы первого ,-п. И i и.динены с выходами соответ- ч. Гг,с но гм Г П о, четвертого и второго бло- i оч ьь / IPHI.M ц трое, второй, третий и

5 -лк.ер ь i их1 ;,., вгорогс элемента И соединены с ьь./. соответственно первого. пос 01 о и т агьею блокоч выделения центра, юс-ро/, i | с.гий и четвертый входы третьего .t-vieH ri И соединены с выходами

0 ссс tnf твенноч гоертого, второго и треть- tic Ь(,ок„ 3 чыде/1ения центра, а второй, тре- ,. -тес p-L H «хочы четвертого элемента /1 ,jer -- Нъ с выходами сос;аетственно п зи с. jt,тгч.ртого и третьего Олоков выде5 л.-н я i i i pa

2 Vcrpoi/члво по п 1,отличающее- г я 1вм, чт, Сннч и выделения центра содер- чЭ1 .умматор, входы которого являются iic-ррой группой входов блока

0 чы,тслени; игра второй сумматор, входы jprno я лЯ Отск второй группой входов элоча г- деления центра, а также последо- вате/1ьно соединенные источник опорного и (Ppvi, ,i па|..яый компаратор и второй

5 кимтарзчор, второй вход которого обьеди- f ен рт(1рчм входом первого компаратора соединен L выходом первого сумматора, тоотий вход соединен с выходом второго rv 1 (Зюра а выход является выходом блока ьмдел нип ем1рэ.

3. Устройство поп. 1, о т « и ч а ю щ е е- с я тем, что блоки определения продольно- го направления содержат последовательно соединенные источник опорного напряжения, первый компаратор, вгорой компаратор и элемент И, выход которого является выходом блока определения продольного направления, последовательно соединенные переый сумматор, входы которого являются первой группой входов блока определения продольного направления, и первый делитель, выход которого соединен

0

.с вторыми входами первого и второго компараторов, а также второй сумматор, оходы которого являются второй группой входов блока определения продольного направления, второй делитель и третий компаратор, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора, а выход соединен с вторым входом элемента И, при этом третьи входы второго и третьего компараторов объединены и являются входом центрального элемента блока определения продольного напоавления.

Изобретение относит ся к технике телевидения, может быть использовано для анализа интриферограмм, в частности для об наружения цеитроь интерференционных полос. Цель изобретения - повышение цс стовьрносш обнаружения центров интер ференционных полос. Устройство содержит телевизионную камеру 1, блок 2 задержки, линии задержки 3-7, блоки 8-11 выделения центра, блоки 12-15 определения продольного направления, элемзнты И 16-19 и элемент ИЛИ 20. Момент появления сигнала логической единицы на вьходе элемента ИЛИ 20 соответствует прохождению центра текущего изображения интерференционной полосы.8 ил

Фиг.2

Щиг.З

ff

8

Ч

-Д.

% 7Г ; ,

т/ -&

,// V

/

ц

и.

пор

L.

1

fit о

t г

ФигЛ

-Д.

ТГ

i 1S0

,t

Vffop

6

Щи 15

/

(Риг 6

ЩигЛ

Л

iy

Фиг. 8

у