Устройство формирования тепловизионного изображения Советский патент 1993 года по МПК H04N5/33 

И

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в системах неразрушающего контроля, созданных на базе пироэлектрического видикона. Цель изобретения - повышение качества индуцируемого теплового изображения. Устройство содержит тепловизионную камеру 1, блок синхронизации 2. два коммутатора 3 и 4, аналого-цифровой преобразователь 5, блок памяти 6. блок отображения 7. операционный усилитель 8 и цифроаналоговый преобразователь 9. Взаимовычитание аналоговых сигналов позитивного и негативного кадров позволяет производить цифровое квантование не суммарного, а усиленного сигнала, и тем самым значительно улучшить качество изображения тепловйзионной информации. 1 ил.,

VJ 00

о о

00

ы

&№.f

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в системах неразрушающего контроля, созданных на базе пироэлектрического видикона.

Ближайшим по своей технической сущности к предлагаемому является устройство, которое содержит тепловизионную камеру с синхрогенератором, соединенную через АЦП с сумматором, выход которого через второй блок памяти соединен с видеопроцессором, вход сумматора соединен через второй коммутатор и первый блок памяти с вторым входом сумматора и первым входом первого коммутатора, выход которого соединен с выдеопросмотровым блоком, а первый вход - с выходом второго блока памяти. . .-. . ;- ,

Устройство-прототип обладает недостатком - неэффективным кодированием аналогового сигнала, так как мало число уровней квантования, приходящихся на полезный сигнал. Это обстоятельство снижает качество индицируемых тепловизионных изображений. . . .-.-- Цель изобретения - повышение качества индицируемого теплового изображен.ия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство формирования тёпловизион- ного изображения, содержащее тепловизи- онную камеру, синхровход которой соединен с первым выходом блока синхронизации и управляющим входом блока ото б р а ж е н и я, с к ото р ы м последов ател ь н о соединен первый коммутатор, второй ком- мутатор, АЦП и блок памяти, введены операционный усилитель, суммирующий вход которого соединен с первым сигнальным входом второго коммутатора и сигнальным выходом камеры, и АЦП, выход которого соединен с выходом блока памяти; информационный вход которого соединен с выходом АЦП, а выход ЦАП соединен с первым сигнальным входом первого коммутатора, управляющий вход которого соединен с вы-, ходом состояния, обтюратора камеры и с управляющим входом первого коммутатора, второй сигнальный вход которого соединен с выходом второго коммутатора и сигнальным входом АЦП, тактовый вход которого соединен с синхронизирующим входом блока памяти и вторым выходом блока синхронизации, третий выход которого соединен с упрвляющим входом блока памяти.

Новыми существенными признаками предлагаемого устройства являются введение операционного усилителя, ЦАП и связей, отражающих новую организацию взаимодействия между элементами устройства/ ... :

Новя совокупность известных элементов позволяет значительно увеличить эффективность кодирования пиросигнала - как минимум вдвое для реального сигнала,

и тем самым повысить качество индицируемого теплового изображения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - формирование результирующего кадра.

Устройство содержит (фиг. тепловизионную камеру 1, блок 2 синхронизации, первый 3 и второй 4 коммутаторы, АЦП 5, блоки памяти 6 и отображения 7, операционный усилитель 8 и ЦАП 9. . .

Синхровход тепловизионной камеры 1 соединен с первым выходом блока: 2 синхронизации и управляющим входом блока 7 отображения, выход состояния обтюратора

- с управляющими входами первого 3 и второго 4 коммутаторов, а сигнальный выхода с первым сигнальным входом коммутатора 4 и суммирующим входом операционного усилителя 8, второй выход блока 2 подключен к синхровходам АЦП 5 и блока 6 памяти,

а третий - к управляющему входу блока б. Выход коммутатора 3 соединен с сигнальным входом блока 7, первый сигнальный вход - с вычитающим входом усилителя 8 и выходом ЦАП 9, а второй - с сигнальным

входом АЦП 5 и выходом коммутатора 4, второй сигнальный вход которого подключен к выходу усилителя 8. Выход АЦП 5 соединен с информационным входом блока б, выход которого подключен ко входу ЦАП 9.

На фиг. 2 обозначены:

а - сигнал состояния обтюратора, своим уровнем 1 задающий поступление позитивного, а О - негативного кадров; .

б-пиросигнал камеры 1, содержащий в

себе пьедестал Q, уровень О кадрового гашения и информативные сигналы позитивного Р и негативного N кадров;

в - результат :взаимо.вычитания позитивного и негативного кадров;

г-выход операционного усилителя 8.

Реализованный вариант предлагаемого устройства предназначен для формирования тепловизионного изображения размерностью 256x256x8 бит и длительнбстью

отображения одного элемента разложения 150 не. Коммутаторы 3; 4 выполнены на аналоговом коммутаторе К590КНЗ. АЦП 5 выполнен на основе К1107ПВ2, усилитель 8 - на К154УД4, ЦАП 9 - на К1118ПА1. Блок 2

выполнен на основе серии К555. Блок 6 содержит узлы памяти, выполненные на К565РУ5, и выходной регистр - на К555ТМ8. Устройство работает следующим образом,

Блок 2 синхронизации формирует сигналы развертки и дискретизации изображения, а также управления выборкой памяти и синхронизации работы обтюратора.

С сигнального выхода тепловизионной камеры 1 поступает полезный сигнал на уровне Q пьедестала, формируемого за вре- .мя обратного хода луча по строке в режиме эмиссии вторичных электронов, Амплитуда полезного сигнала значительно меньше сигнала пьедестала, При открытом обтюраторе (фиг. 2а) полезный сигнал Р имеет положительную полярность относительно Q, при закрытом - полезный сигнал N имеет отрицательную полярность (фиг. 26).

В течение негативного кадра коммутатор 4 подключает к сигнальному входу АЦП 5 выход операционного усилителя 8, а коммутатор 3 подключает к сигнальному входу блока 7 отображения выход коммутатора 4. Пиросигнал негативного кадра поступает на суммирующий вход усилителя 8. Одновременно из блока 6 считывается предыдущий позитивный кадр, который преобразуется в ЦАП 9 в аналоговую форму и Поступает на вычитающий вход усилителя 8. Полученный разностный сигнал (фиг., 2в) усиливается до величины, максимальное значение которой соответствует максимальному коду на выходе АЦП 5. откуда оцифрованный усиленный результирующий сигнал поступает на запись в блок 6 памяти. Одновременно усиленный результирующий сигнал nocTynaef на индикацию в блок 7. Результат обработки пиросигнала в усилителе 8 (фиг..2г) может быть выражен, как

(Q - N) - (Q + Р)-К 2К Р

Для получения положительной поляр- , ности результирующего сигнала использу- .ется инверсный выход усилителя 8. Коэффициент К передачи усилителя 8 подбирается оператором в зависимости от конкретного среднего значения полезного сигнала.

В течение следующего позитивного кадра коммутатор 3 подключает к сигнальному входу блока 7 выход ЦАП 9. Запомненный в блоке 6 в течение предыдущего негативного кадра усиленный результирующий сигнал считывается из блока 6 и, преобразованный в ЦАП 9 в аналоговую форму, индицируется в блоке 7. В блоке же 6 запоминается сигнал текущего позитивного кадра,

Таким образом осуществляется дискретизация во всем диапазоне АЦП и последующая индикация полезной составляющей

пиросигнала, поступающего степловизион- ной камеры., ,

В известных устройствах суммарный аналоговый сигнал, содержащий составля- 5 ющие Р, N, Q, преобразуется с помощью АЦП в цифровой код, который подвергается цифровой же обработке - покадровому вычитанию на сумматоре. Вычитание цифрового сигнала негативного кадра из сигнала пози10 тивногр кадра приводит к взаимному вычитанию сигналов пьедестала большой амплитуды и сложению относительно небольших полезных сигналов обоих кадров. Результирующий цифровой сигнал, преоб5 разованный затем в аналоговую форму, со- ста 0л яет л и ш ь. нёз нач ител ь ную часть суммарнрго аналогЬвого сигнала. Зто снижает качество., индицируемого теплового изображения объекта., ...

0 В данном устройстве взаимовычитание а налОгоВДН сТЙгШлШ пЫитйшогб и нега- тивнОГй кадро в позв бля ет производить цифровое квантование не суммарного, а усилейногй разностнбгб сигнала и тем са 5 мым значительно улучшить качество отображения те пло1вЩио в ной информации. ., V Учитывая, что в реальном лиросигнале сред неё /значение; полезного сигнала составляет; примерно 0,25 значения сигнала

0 пьедестала, представление тепловизионно- то изображения в описанном устройстве улучшается в сравнении с прототип ом, как минимум, в 2 раза. , .

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

5 Устройство формирования тепловизионного изображения, содержащее теплови.. знойную, камеру, синхровход которой

соединен с первым выходом блока синхро. низации и управляющим входом блока ото0- бражения, последовательно соединенные первый коммутатор и блок отображения, второй коммутатор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и блок памяти, о т л и ч а-ю щ е е с я тем, что, с целью повышения

5 качества индуцируемого теплового изображения, в него введены операционный усилитель, суммирующий вход которого соединен с первым сигнальным входом второго коммутатора, и сигнальным выходом

0 телевизионной камеры, и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), вход которого соединен с выходом блока памяти, информационный вход которого соединен с выходом АЦП, а выход ЦАП соединен с первым сиг5 нальным входом первого коммутатора и вычитающим входом операционного усилителя, выход которого соединен с вторым сигнальным входом второго коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом состояния обтюратора телевизионной камеры и с управляющим входом первого коммутатора, второй сигнальный вход которого соединен с выходом второго крм- мутатора и сигнальным входом АЦП, такто- вый вход которого соединен с

v Ы

О ----

Фиг. 2

синхронизирующим входом блока памяти и вторым выходом блока синхронизации, третий выход которого соединен с управляющим входом блока памяти.