Устройство для определения параметров движения контрастного изображения Советский патент 1975 года по МПК G01C21/20 H04N5/30 

1

Изобретение относится к устройствам бесконтактного измерения параметров движения контрастных изображений и может быть использовано в промышленности, в частности, оно может быть использовано для измерения таких навигационных параметров летательных аппаратов относительно контрастной среды, как, например, подстилающей ПОверхности земли, как модуль вектора скорости и его направление.

Известны устройства для определения параметров движения контрастного изображения, содержащие объектив, оптически связанный с передающей телевизионной трубкой, например, типа диссектор, пластины которой подключены соответственно к генераторам кадровой и строчной разверток, соединенным с соответствующими выходами хронизатора, видеоусилитель, подключенный входом к сигнальному выходу телевизионной трубки, а выходом через ключ, соединенный с коррелятором, подключенным управляющим входом к хронизатору.

Известные устройства с помощью дополнительных блоков позволяют определять местоположение контрастной точки. Однако эти устройства не позволяют определять модуль и направление вектора скорости движения изображения.

Цель изобретения заключается в расщиреНИИ функциональных возможностей устройства, т. е. в получении возможности определять модуль и направление вектора скорости движения изображения.

В описываемом устройстве эта цель достигается тем, что оно содержит дополнительный ключ, инвертор, первый н второй триггеры, первый и второй блоки деления, генератор сигнала размера кадра и блок определения момента появления экстремума, причем выход коррелятора через блок определения момента ноявления экстремума подключен к входам первого и второго триггеров, установочные входы которых соединены с соответствующими выходами хронизатора, выходы триггеров подключены к соответствующим входам первого блока деления, выход первого триггера и выход генератора сигнала размера кадра подключены к соответствующим входам второго блока деления, второй управляющий вход коррелятора, соединен с выходом дополнительного ключа, входы которого подключены соответственно к выходу хронизатора и к генератору кадровой развертки, соединенному через инвертор с управляющим входом ключа.

Схема предлагаемого устройства показана на чертеже.

Телевизионная передающая камера 1 содержит объектив 2, передающую телевизионную трубку 3, например, типа диссектор, видеоусилитель 4, хронизатор 5, генератор 6 кадровой развертки и генератор 7 строчной развертки. Хронизатор 5 может быть вьшо.чнен с применением генератора 8 импульсов тактовой частоты f, делителя частоты 9, который вырабатывает импульсы строчной f,- и кадровой fif частот.

Генератор 6 кадровой развертки может быть выполнен на последовательно соединенных ждуш,ем мультивибраторе 10, схеме «И 11, усилителе-ограничителе 12 и подключен выходом к вертикальным отключающим пластинам трубки 3. На вход ждущего мультивибратора 10 подаются импульсы кадровой частоты /кГенератор 7 строчной развертки выполнен на последовательно соединенных ждун,ем мультивибраторе 13, генераторе строк 14 и подключен выходом к горизонтальным отклоняющим пластинам трубки 3. На вход ждущего мультивибратора 13 подаются импульсы строчной частоты /сСигнал телевизионной передающей камеры 1 через ключ 15 поступает на один из входов коррелятора 16, который выполнен на регистрах сдвига 17 и 18. Тактовая частота / подается на регистры 17 п 18 коррелятора, причем па регистр 18 через ключ 19.

Норазрядная схема умножения 20 состояния разрядов регистров 17 и 18 выходом каждого разряда подключена па вход сумматора 21, который, в свою очередь, подключен ко входу блока 22 определення момента появления экстремума, например пиковому детектору.

К выходу пикового детектора подключены информащюнными входами два триггера 23 и 24. Импульсы частот /с и fi; иодаются на установочные входы триггеров.

Выходные сигналы (интервалы времени) триггеров 23 и 24 нодаются на блок деления 25, с выхода которого снимается сигнал sina, пропорциональный синусу угла направлении вектора скорости движения изображения.

Выходной сигнал триггера 24 поступает на блок деления 26, на второй вход которого подается сигнал с генератора 27 сигнала размера кадра. С выхода блока делеиия снимается сигнал, пропорциональный модулю вектора скорости движения изображения.

Ключ 19 и ключ 15 через инвертор 28 унравляются от генератора 6 кадровой разверткн.

Устройство работает следующим образом.

Движущееся изображение с помощью передающей трубки 3 телевизионной передающей камеры 1 считывается двумя параллельными строками, расположенными на фнксированном расстоянии в плоскости фотокатода. В начале цикла измерения (кадровом периоде) сигналы /к и /с возбуждают ждундие мультивибраторы 10 и 13, схему «PI 1, усилитель-ограничитель 12 и генератор строк 14, тем самым формируя первую строку, считывающую движущееся поперек строки изображение. Видеосигнал поступает на регистр 18 коррелятора 16 и, сдвигаясь в темпе поступления частотой f, подаваемой через открытый ключ 19, заполняет регистр на время цикла измерения. В последуюи1,их тактах строчной развертки текущего цикла нзмереиия ждущи11 мультивибратор 10, схема «И 11 и усилительограничитель 12 не возбуждаются, чем обеспечивается новое фиксированное положение

считывающей строки на фотокатоде передающей телевизионной трубки 3 ивозбужденне инвертора 28, который открывает ключ 15. В этих тактах видеосигнал поступает через открытый ключ 15 на регистр 17 коррелятора

16 и сдвигается в темпе поступления частотой Д причем всякая последующая строка «выталкивает предыдущую из регистра 17. С помои;ью поразрядной схемы умножения 20 осуществляется текущее неремножение каждого разряда регистров 17 и 18 и суммирование (интегрирование) в сумматоре 21, на выходе которого тем самым образуется сигнал функции взаимной корреляции (ФВК), который подается на вход блока 22 определения

момента появления экстремума (пикового детектора). Конденсатор памяти пикового детектора запоминает амплитудное (экстремальное) значение сигнала ФВК иа цикле измерения для последующих циклов измерения.

(Нервый цикл измерения проводится исключительно для запоминания амплитудного значения сигнала ФВК).

Ностоянная времени разряда конденсатора пикового детектора всегда конечна и поэтому на следующем цикле измерения новое экстремальное значение сигнала ФВК сигналом дозаряда конденсатора памяти пикового детектора 22 возбуждает триггеры 23 и 24, которые индицируют момент (фазу) появления

экстремума ФВК соответственно в строчном и кадровом нериодах. Экстремум сигнала ФВК является мерой экстремального соответствия содержимого регистров 17 и 18 коррелятора 16, и, следовательно, мерой наибольщей «похожести текущего и заиомненного образцов изображения, набегающего на фотокатоде передающей трубки 3 в нанравле 1ин от первой строки ко второй. Очевидно, нри перпендикулярном нанравленню строк движении изображения экстремум сигнала ФВК раснолагается строго в конце строчного нериода. Отклоиение от этого направления вызывает соответствующее смен1ение экстремума сигнала ФВК в строчном периоде. Таким образом, положение экстремума сигнала ФВК в строчном периоде несет информацию о величине и знаке вектора боковой составляющей движения изображения, а положение экстремума в кадровом периоде -

о величине самого вектора нри смещении изображения на величину кадрового раз.мера Принцип работы устройства предполагает па лпчие априорной информации о примерном нанравлепии движеипя изображения, однако,

нри отсутствии таковой, с помощью этого устройства можно известными способами организовать грубый поиск направленяя движения. Сигналы (интервалы времени) триггеров 23 и 24 делятся с учетом знака соответственно друг на друга в блоке деления 25 для получения на его выходе сигнала sin а (для малых углов sin л; а), определяющего направление вектора скорости движения изображения. Cin-нал генератора 27 сигнала размера кадра, возбуждаемый импульсом частоты /к и пропорциональный кадровому размеру передающей телевизионной трубки 3, делится на сигнал триггера 24, онределяющий время смеп1,ения изображения на размер кадра, для получения на его выходе сигнала V, пропорционального вектору скорости движения изображения.

Предмет изобретения

Устройство для онределения параметров движения контрастного изображения, содержащее объектив, оптически связанный с передающей телевизионной трубкой, наиример, типа диссектор, пластины которой подключены соответственно к генераторам кадровой и строчной разверток, соеднненным с соответствующими выходами хронизатора, видеоусилитель, подключенный входом к сигнальному выходу телевизионной трубки, а выходом через ключ, соединенный с коррелятором, подключенным управляющим входом к хронизатору, отличающееся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей, устройство содержит дополнительный ключ, иивертор. первый и второй триггеры, первый

0 и второй блоки деления, генератор сигнала размера кадра и блок определения момента появления экстремума, причем выход коррелятора через блок определения момента появления экстремума подключен к входам первого и второго триггеров, установочные в.чоды которых соединены с соответствующи.мн выходами хронизатора, выходы триггеров подключены к соответствующим входам первого блока деления, выход первого триггера и вы0ход генератора сигнала размера кадра подключены к соответствующим входам второго блока деления, второй управляющий вход коррелятора соединен с вы.ходом дополнительного ключа, входы которого подключены соответственно к выходу хроиизатора и к генератору кадровой развертки, соединенному через инвертор с управляющим входом ключа.

;h h;-rf hH 7

ЗТГ- I I i

, 131

20

LlJ

13

LJ

Jl.nff(