Устройство для центрирования изображений объектов Советский патент 1993 года по МПК G06K9/36 

На фиг.1 изображена структурная схема устройства для центрирования изображений объектов; на фиг.2- структурная схема синхронизатора; на фиг.3 -структурная схема блока формирования сигналов управления {по одной оси); на фиг.4 - показаны временные диаграммы работы устройства; на фиг.5 - структурная схема арифметического блока.

Устройство для центрирования изображений объектов содержит генератор 1 синусоидальных колебаний, фазорасщепитель 2 первый 3 и второй 4 умножители, фотопреобразователь 5, детектор 6 нуля, D-триггер 7, второй элемент И 8, коммутатор 9, арифметический блок 10. группу ключей 11. блок 12 формирования сигналов управления, первый элемент И 13 и синхронизатор 14. При этом синхронизатор (фиг.2) содержит генератор импульсов деления периода развертки 15, тактовый генератор 16, элемент И 17, ждущий мультивибратор 18, схему выделения фронта 19 и схему выделения среза 20 импульсов периода развертки.

Блок формирования сигналов управления (фиг.З) содержит два одинаковых субблока, осуществляющих управление движением фотопреобразователя по осям X и Y. Один субблок содержит цифровой компаратор 21; вычитатель 22, первый 24 и второй 25 трехвходовые элементы И. цмфроаналоговый преобразователь 23, реверсивный счетчик 27, преобразователь напряжение - длительность 26, дешифратор 28, генератор прямоугольных импульсов 29 и механизм перемещения 30 по одной оси. Блок 12 механически связан с фотопреобразователем 5 и обеспечивает его перемещение в плоскости, параллельной плоскости изображения объекта. Выход фотоэлектрического преобразователя 5 подключен к информационному входу коммутатора 9 и ко вторым входам первого 3 и второго 4 умножителей, выходы которых подключены к управляющим входам фотоэлектрического преобразователя 5, которыми являются входы управляющих катушек в случае использования в качестве фотопреобразователя передающей телевизионной трубки типа еидикон или суперортинон. Выход генератора синусоидальных колебаний 1 подключен ко входу фазорасщепителя 2 и ко входу детектора нуля 6, выход которого подключен ко входу D-триггера 7 и ко второму входу второго элемента И 8, первый вход которого соединен с выходом О-триггера 7, выход второго элемента И подключен ко входу синхронизатора 14, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента И 13, второй выход ко второму входу

первого элемента И 13 и к управляющему входу группы ключей 11, третий и четвертый выходы синхронизатора 14 подключены соответственно к тактируемому входу и ко вхо- 5 ду обнуления арифметического блока 10, который содержит (фиг.5) четыре аналого- цифровых преобразователя 31,32.33.34 и четыре накапливающих сумматора НС 35, 36, 37, 38. Входы АЦП 31-34 являются вхо0 дами блока, а выходы по кольцевой схеме подсоединены по входам накапливающих сумматоров, т.е. выход АЦП 31 подключен ко входам НС 36 и НС 39, выход АЦП 32 подключен ко входам НС 36 и НС 37. выход

5 АЦП 34 подключен ко входам НС 38 и НС 37. Первые четыре входа блока являются информационными аналоговыми входами, пятый и шестой входы являются управляющими входами накапливающих

0 сумматоров, предназначены для передачи тактовых импульсов и импульсов обнуления.

Четыре выхода блока являются цифровыми выходами.

5 Устройство работает следующим образом,

В первый момент времени после включения устройства апертура фотопреобразователя 5, в качестве которого может быть

0 использована передающая телевизионная трубка типа суперортинон, находится в центре фотокатодз, на который спроецировано изображение объекта, так как напряжения на управляющих входах фотопреобразова5 теля (ФП) 5 и на выходах аналоговых умножителей 3 и 4 в этот момент равны нулю. Появление на информационном выходе ФП 5 видеосигнала, поступающего на вторые входы аналоговых умножителей 3 и 4, обра0 зует на их выходах квадратурно-связанные напряжения, которые вызывают отклонение апертуры от центра и обеспечивают ее слежение по контуру изображения объекта за период, определяемый частотой генератора

5 синусоидальных колебаний (ГСК) 1. С выхода ГСК 1 синусоидальные колебания определенной частоты поступают на фазорасщепитель 2, на выходах которого появляются колебания, сдвинутые по фазе

0 на угол тг/2 (90°).

Синусоидальные колебания с частотой (О поступают и на вход детектора нуля 6, на выходе которого появляются импульсы в момент перехода синусоидального напряже5 ния через нуль, то есть период следования импульсов в два раза меньше периода синусоидальных колебаний.

С приходом первого импульса с выхода детектора нуля 6 на вход О-триггера 7 на

выходе D-триггера 7 устанавливается единичное состояние и на втором входе второго элемента И 8 формируется лог.1. а на его первый вход подается короткий импульс с выхода детектора нуля 6. С приходом на вход D-триггера второго импульса с выхода блока 6 триггер пересбрасывается в нулевое состояние, а на выходе второго элемента И 8 сигнал отсутствует, С приходом третьего импульса, через время, равное периоду развертки, на вход D-триггера 7 порядок работы блоков 7 и 8 такой же, как в случае прихода первого импульса.

На выходе второго элемента И 8 получается последовательность коротких импульсов с периодом следования, равным периоду синусоидальных колебаний с выхода ГОК 1,

Последдаательность импульсов с выхода Л 8 (показана на фиг.4б). поступает на вход синхронизатора 14, временные диаграммы выходов синхронизатора 14 показаны на фиг.4в, е, ж, з.

На выходе 1 блока 14 генератором 15 формируется последовательность коротких импульсов с периодом повторения, равным Т/4, где Т - период синусоидальных колебаний.

На выходе 2 блока 14 формируется ждущим мультивибратором 18 последовательность импульсов длительностью т - Т и интервалом следования ТСл ЮТ, которая определяет последовательность режимов работы устройства, Время импульса т Т определяет режим сканирования изображения апертурой фотопреобразователя 5. За это же время осуществляется оцифровка видеосигнала с выхода ФП 5 и процесс суммирования ординат кривой в накапливающих сумматорах арифметического блока 10.

За период между импульсами (см. фиг.4в) производится отработка сигналов рассогласования и перемещение фотопреобразователя по осям X и Y, в плоскости, параллельной плоскости изображения объекта. На выходе 3 блока 14 формируется последовательность тактовых импульсов с длительностью Ттак Т/360, которая подается на тактовый вход накапливающих сумматоров 35-38 в арифметическом блоке 10.

На выходе 4 блока 14 схемой выделения фронта импульса 19 формируется последовательность коротких импульсов, которая подается на вход обнуления накапливающих сумматоров в блоке 10, зз счет чего происходит обнуление сумматоров перед началом режима сканирования и оцифровки аналогового сигнала с выхода ФП 5.

Импульсы с выхода 2 блока 14 управляют группой ключей 11, открывая их на период Тел - ЮТ и закрывая на время сканирования и оцифровки т Т. Одновременно, эта последовательность импульсов режима работы подается на второй вход первого элемента И 13. С приходом на первый вход первого элемента И 13 импульса с первого выхода синхронизатора 14 на его

0 выходе появляется первый импульс, поступающий на управляющий вход коммутатора 9, С этого момента и до прихода с выхода элемента И 13 следующего импульса информационный вход коммутатора 9 подклю5 чен к его первому выходу. С приходом второго импульса с выхода элемента И 13 на управляющий вход коммутатора 9 через четверть периода Т/4 развертки его информационный вход подключается ко второму

0 входу, с приходом третьего и четвертого импульсов с выхода элемента И 13, соответственно, появляются сигналы на третьем и четвертом выходах коммутатора 9. С началом режима перемещения ФП 5 по оконча5 нии импульса на выходе 2 синхронизатора 10 с выхода первого элемента И 13 импульсы на управляющий вход коммутатора 9 не поступают, так как на выходе 2 блока 14 лог.1. а ключи группы 11 оказываются от0 крытыми и цифровые выходы арифметического блока 10 подключаются ко входам формирователя сигналов управления 12.

За четверть периода развертки, время одного квадранта, производится 90 отсче5 тов, которые являются последовательными слагаемыми суммы, характеризующей площадь, ограниченную четвертой частью контура, прослеживаемого апертурой фотопреобразоватоля 5. Процесс центриро0 вания оканчивается в тот момент, когда площади, образованные под кривой электрического аналога изображения объекта, в первом и третьем, втором и четвертом квадрантах будут равны. При этом

5 перемещение фотопреобразователя 5 в плоскости,параллельной плоскости изображения, отсутствует и оптическая ось (центр фотокатода) оказывается совмещенной с центром тяжести изображения объекта.

0 Режим отработки результатов оцифровки и суммирования по квадрантам начинается по окончании импульса с выхода 2 блока 14 (см. фиг.40). В этот момент группа ключей 11 открыта и цифровые выходы ре5 зультата суммирования по квадрантам поступают на входы блока формирования сигналов управления 12 Блок 12 состоит из доух субблоков 12.1 и 12.2, обеспечивающих перемещение фотопреобразователя по осям X и V, Работа их идентична. На вход

субблока 12.1 поступают результаты суммирования за первую и третью четверти периода, на входы субблока 12.2 поступают результаты суммирования за вторую и-четвертую четверти периода развертки. Два цифровых входа поступают параллельно на входы цифрового компаратора 21 и на входы вычитателя 22, с выхода цифровой код абсолютной величины разности двух чисел поступает на вход цифроаналогового преоб- разователя 23, выход которого соединен с управляющим входом преобразователя напряжение-длительность 26, в котором формируется с момента поступления на его тактируемый вход импульса с выхода 5 син- хронизатора 14 (см. фиг.4.3), импульс (см. фиг.4 медлительность которого пропорциональна величине напряжения на управляющем входе ПНД 26. Этот импульс подается на третьи входы элементов И 24 и И 25. Генератор прямоугольных импульсов 29 формирует импульсы длительностью, определяемой соотношением гшд Тсл/п, где п.- максимальное число шагов по соответствующей оси. Импульсы длительности тШд подаются на первые входы элементов И 24 и И 25.

Выход компаратора 21 подключен ко второму входу элемента И 24 и при наличии на нем высокого уровня лог. 1 импульсы с выхода генератора 29 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 27 в течение времени существования импульса с выхода ПНД 26. Выходы счетчика 27 подключены ко входу дешифратора 2S. Количе- ство выходов счетчика, подключаемых ко входу дешифратора, выбираются соответственно числу фаз, используемых в механизме перемещения 30 шаговых двигателей. При суммировании импульсов генератора 29 ша- говые двигатели обеспечивают перемещение в прямом направлении по соответствующей оси, при вычитании - в обратном.

Счетчик 27 работает в режиме вычита- ния в случае, когда на выходе компаратора 21 устанавливается уровень лог.1. В случае равенства двух входных чисел, на обоих выходах и устанавливается низкий уровень напряжения, уровень лог.О и на механизм перемещения 30 импульсы включения шаговых двигателей не поступают и отсутствует перемещение ФП 5 по соответствующей оси.

Формулаизобретения

1. Устройство для центрирования изображений объектов, содержащее синхронизатор, первый и второй выходы которого соединены соответственно с тактовым входом арифметического блока и первым входом первого элемента И, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, третий выход синхронизатора подключен к управляющему входу группы ключей и второму входу первого элемента И. выходы коммутатора подключены к соответствующим информационным входам арифметического блока, выходы которого соединены с информационными входами группы ключей, выходы которых подключены к соответствующим информационным входам блока формирования сигналов управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия при увеличении точности центрирования, в него введены Фотоэлектрический преобразователь в виде передающей телевизионной трубки, генератор синусоидального напряжения, фазорэсще- питель, умножители, детектор нуля, триггер и второй элемент И, выходы фотоэлектрического преобразователя подключены к первым входам первого и второго умножителей и информационному входу коммутатора, выход генератора синусоидального напряжения соединен с входами фазорасщепителя, первый и второй выходы которого подключены соответственно к вторым входам первого и второго умножителей, выходы которых подключены соответственно к пер вому и второму управляющим входам фото- электрического преобразователя и детектора нуля, выход второго элемента И подключен к входу триггера и первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, а выход - с входом синхронизатора, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с входом обнуления арифметического блока и управляющим входом блока формирования сигналов управления, выходами механически связанного с фотоэлектрическим преобразователем.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что блок формирования сигналов управления выполнен в виде двух идентичных подблоков, каждый из которых содержит последовательно соединенные реверсивный счетчик, дешифратор и узел перемещения по одной из осей, выход которого является соответствующим- выходом блока формирования сигналов управления, цифровой компаратор, последовательно соединенные вычитатель и цифроаналоговый преобразователь, преобразователь напряжение - длительность импульса, генератор импульсов, элементы И, первый и второй входы цифрового компаратора и вычитателя объединены и являются информационными jBxoflaMH блока формирования сигналов управленйя, выходы Еюльше и Меньше вычитающим входами реверсивного счетчи- цифрового компаратора, выходы преобра- ка, управляющий вход преобразователя назователй напряжение - длительность импульса и генератора импульсов подключены

пряжение - длительность импульса соединен с выходом цифроаналогового пресоответственно к первым, вторым и третьим 5 образователя, а тактовый вход является уп- аходам элемеитоа И, выходы которых сое- равляющим входом блока формирования динены соответственно с суммирующим и сигналов управления.

вычитающим входами реверсивного счетчи- ка, управляющий вход преобразователя напряжение - длительность импульса соединен с выходом цифроаналогового пре