Устройство для трансформирования снимков Советский патент 1981 года по МПК G01C11/24 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСФОРМИРОВАНИЯ СНИМКОВ Изобретение относится к области фотограмметрии, в частности к устройствам трансформирования снимков и может быть использовано для трансформирования панорамных снимков. Известно устройство для трансформирования аэроснимков, основанное на телевизионно-оптическом и оптико-механическом принципах, содержащее зам кнутую телевизионную систему с элект ронно-модулирующим устройством, коор динатор, негатив, кассету . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для трансформирования снимков, содержащее систем сканирования снимка с электроннолучевой тру кой, светоприемником, блоком разверток, видеоусилителем, кассетой обрабатьюаемого фильма и лентопротяжным механизмом с приводом, фоторегистратор с электроннолучевой трубкой, бло ком .разверток, кассетой фотоматериала и лентопротяжным механизмом с приводом,преобразователь разверток и пульт управления 2 . Трансформирование в нем осуществляется путем построчного считьгоания исходного снимка, установленного на каретке, которая перемещается по закону у K-arctg 1,где t - время, и построчной фоторегистрации. Недостатками известного устройства являются сложность механического привода каретки, содержащего решающее устройство, которое должно вьтолнять силовые функции, возможность реализации конструкции рещающего механизма только для определенного формата изображения, сложность обработки неразрезанных фильмов. Кроме того, в связи с отсутствием автоматического ввода элементов внещнего ориентиррвания невозможна оперативная обработка изображения. Цель изобретения - упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей. 3 Указанная цель достигается тем, что в устройство для трансформирования снимков, содержащее систему сканирования снимка с электроннолучевой трубкой, светоприемником, блоком раз верток, видеоусилителем, кассетой об рабатываемого фильма и лентопротяжным механизмом с приводом, фоторегис ратор с электроннолучевой трубкой, блоком разверток, кассетой фотоматериала и лентопротяжным механизмом с приводом, преобразователь разверток и пульт управления, введены следящий механизм, схема регулирования пр вода лентопротяжного механизма системы сканирования снимка, блок считывания кодограмм, цифроаналоговый преобразователь и коммутатор, причем следящий механизм содержит двигатель со стабилизированной частотой вращения, электрически связанный через регулятор с двигателем лентопротяжного механизма фоторегистратора и ме ханически связанный с подвижной рейкой с закрепленными на ней друг против друга источником света и фотоприемником, между которыми размещен закрепленный на оси с возможностью вращения подвижный сектор, частично перекрывающий своей кромкой световой поток от источника света на фотоприемник, причем с осью сектора жестко связана ось потенциометра, движок ко торого электрически связан с первым входом преобразователя разверток вы ход фотоприемника соединен со входом схемы регулирования привода лентопро тяжного механизма,выход которой связан с двигателем привода лентопротяж ного механизма, вал двигателя через вариатор механически связан с осью подвижного сектора, а блок считьшания кодограмм содержит устройство вы деления кодов, вход которого связан с выходом видеоусилителя, а выходы связаны со входами цифрланалогового преобразователя, выходы которого свя заны со входами преобразователя разверток, выходы блока разверток связа ны со входами коммутатора, управляющий вход которого связан с пультом управления, а выходы коммутатора свя заны со входами блока разверток системы сканирования снимка. Схема регулирования привода лентопротяжного механизма системы скани рования снимка содержит усилитель, мультивибратор, УК-триггер, два генератора пилообразных сигналов, два 4 амплитудных компаратора и два ключа, причем вход усилителя связан с выходом фотоприемника, а первый и второй выходы усилителя - с первыми входами двух амплитудных компараторов, второй вход каждого из которых связан с выходом соответствующего генератора пилообразного напряжения,, входы последних связаны через дифференцирующие цепочки с выходами Q и Q jK-триггера, вход которого связан с выходом мультивибратора, а выходы амплитудных дискриминаторов связаны с управляющими входами ключей, сигнальные входы которых связаны с выходом источника питания, а выходы - с якорем двигателя привода лентопротяжного механизма системы сканирования снимка. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для трансформирования снимков; на фиг. 2 - конструктивная схема следящего механизма; на фиг. 3 - пример осуществления схемы регулирования привода лентопротяжного механизма; на фиг. 4 диаграммы сигналов в различных точках этой схемы. УстройЬтво для трансформирования снимков (фиг. l) состоит из устройства считывания снимков (УСС) 1 и устройства фоторегистрации (ФР) 2. Устройство 1 считывания снимков содержит лентопротяжный механизм 3, узел 4 электроннолучевой трубки с электроннолучевой трубкой (ЭЛТ) 5 и объективом 6, электродвигатель 7 лентопротяжно о механизма, следящий механизм 8, схему 9 регулирования, датчик 10 сигнала, пропорционального drctg t, привод 11 постоянной скорости, регулятор 12 частоты вращения двигателя-, светоприемник 13, видеоусилитель 14, блок 15 считывания навигационных данных, цифроаналоговый преобразователь 16, синхрогенератор 17, генератор 18 пилообразных напряжений кадровой и строчной разверток, преобразователь 19 разверток (ПР), коммутатор 20, усилитель 21 разверток, видеоконтрольное устройство . (ВКУ) 22, пульт 23 управления. Устройство 2 фоторегистрации содержит двигатель 24 постоянной скорости, лентопротяжный механизм (ЛПМ) 25, объектив 26, электроннолучевую трубку 27 и усилитель 28 разверток. Конструктивная схема следящего механизма (фиг. 2) содержит редукторы 29 и 30, протягивающий валик 31 лентопротяжного механизма, выходной вал ЛПМ 32, вариатор 33, ручку 34 ввода высоты, редуктор 35, электромуфту 36, сектор 37, потенциометр 38 пружину 39, каретку 40 с зубчатой рейкой, лампочку 41. подсвета, фотодиод 42, редуктор 43, двигатель 44 постоянной скорости, рграничитель 45 На фиг.. 3 приведен пример осущест вления схем регулирования привода лентопротяжного механизма, на фиг.4 диаграммы сигналов в различных точках этой схемы. Эта схема содержит усилитель 46, мультивибратор 47, К-триггер 48, генераторы 49 и 50 пилообразных сигналов, амплитудные компараторы 51 и 52, электронные клю чи 53 и 54 и двигатель . постоянного тока. Устройство работает следующим образом. Обрабатываемый фильм заряжается в лентопротяжный механизм 3 устройст ва считывания снимков (УСС) 1. Затем по команде с пульта 23 управления коммутатор 20 переключается в такое положение, когда пилообразные сигналы строчной х и кадровой у разверток с выхода генератора 18 разверток через коммутатор 20 поступ ют на усилитель 21 разверток и далее на отклоняющую систему ЭЛТ 5. Ра мах и постоянные смещения сигналов р верток X и у выбирают так, чтобы спр ектировать растр на экране ЭЛТ 5 на кодограмму, нанесенную на фильм в процессе съемки и имеющую вид серий непрозрачных и прозрачных полос (соответственно О и 1 или наоборот) расположенных на периферии кадра или в междукадровом промежутке. Кодограмма, преобразованная в видеосигнал, с выхода видеоусилителя 1 подается на вход блока 15 считывания кодограмм, который формирует из видеосигнала сигнал с логическими уров нями, поступающий на вход цифроаналогового преобразователя 16, а затем аналоговые сигналы, соответствую щие считанным элементам внешнего ори ентирования, поступают на входы ПР 19. После считывания матрицы коммутатор 20 по команде с пульта 23 управления Переключается в режим передачи преобразованных сигналов разверток, при котором на его вход подаются сиг налы X и у с выхода преобразователя 19 разверток. Контроль правильности считывания кодограммы осуществляется с помощью ВКУ 22, на сийхровходы которого поступают синхросигналы с выхода сикхрогенератора 17, видеосигнал с выхода видеоусилителя 14 и сигнал с выхода блока 15 считывания кодограммы, причем последний сигнал представляет собой обработанный видеосигнал, хранящийся в памяти блока считывания кодограмм, поэтому можно визуально сравнить кодограмму, записанную на фильме, с кодом, хранящимся в памяти блока считывания кодограмм. Затем обрабатываемый кадр устанавливается с помощью лентопротяжного механизма 3 в та,кое положение, когда считывающая строка с экрана ЭЛТ 5 через узел 4 и светоприемник 13 проектируется на начало кадра (или на место, с которого должна начаться обработка, если трансформирование производится не в пределах полного угла захвата), после чего включается электропривод 7 лентопротяжного механизма 3. Одновременно включается двигатель 24 лентопротяжного механизма 25 устройства 2 фоторегистрации, и изображение с экрана ЭЛТ 27 через объектив 26 проектируется на фотоматериал. При этом на вход усилителя 28 развертки с выхода генератора 18 развертки подается пилообразный сигнал строчной развертки х. Протягивающий валик ЛПМ 3 приводится во вращение электродвигателем ,7 управляемым с помощью механически связанного с ним следящего механизма 8, принцип действия которого описывается ниже. Назначение этого узла заключается в формировании управляющего сигнала, пропорционального арктангенсу ординаты у снимка, которой при равномерном непрерывном движении фильма в фоторегистраторе 2 соответствует время t. Особенностью его является то, что он не вьтолняет силовых функций, а лишь формирует управляющий сигнал, силовая же механическая связь существует лишь между лентопротяжным механизмом 3 и его электродвигателем 7. В свою очередь, электродвига- . тель 7 связар со следящим механизмом 8 механической обратной связью. Следящий механизм В приводится во вращение приводом 11 постоянной скорости. Электродвигатель 7 выдае.т электрический сигнал арктангенса координаты у с датчика 10. Все остальные элементы и связи являются лишь управляющими, и следовательно, могут быть выполненными малогабаритными, высокоточными и легкорегулируемыми,

Схема следящего механизма показана на фиг. 2, на котором часть 3 соответствует лентопротяжному механизму, часть 8 следящему устройству.

ГГриводом ЛПМ 3 является электродвигатель 7, который через редукторы 29 и 30 связан с протягиванкцим валиком 3 для перемещения пленки.-Выходной вал 32 ЛПМ 3 связан со следящим механизмом через фрикционный вариатор 33, который может быть отрегулирован на требуемое передаточное число ручкой 34 ввода высоты Н. От ведомого вала вариатора вращение через редуктор 35 и электромуфту. 36 передается на вал, на котором сидит сектор 37 и который связан также с потенциометром 38. Этот вал возвращается в исходное положение пружиной 39 (при разобщенной муфте 36). Перед сектором 37 перемещается каретка, приводимая в-движение зубчатой рейкой 40 и несущая на себе лампочку 4 подсвета н фотодиод 42, расположенные друг против друга на одной оси так, что при движении каретки они проходят по обе стороны плоскости сектора 37 на определенном расстоянии от его оси. Таким образом, сектор 37 при вращении может пересекать световой поток между лампочкой 41 и фотодиодом 42. Каретка при работе приво fifiTCK в движение через редуктор 43 приводом 44 постоянной скорости с двигателем.

Электрические связи устройства выполнены следующим образом.

Цепь привода 44 постоянной скорости работает независимо и построена так, что в исходном состоянии каретки 40 занимает крайнее положение, Фотодиод 42 через соответствующую схему включен в цепь управления элекродвигателем 7 ЛПМ 3 таким образом, что в кажда1й момент сектор 37 (при вкАоченной муфте 36) устанавливается в положение, соответствующее частичному перекрытию.светового потока от лампочки 41, т.е. такое, когда край сектора 37 расположится на определенном очень малом расстоянии от оси фотодиода Л2.

В исходный момент каретка находится и левом положении, муфта 36 отключена, сектор 37 под действием пружины 39 повернут по часовой стрелке дс ограничителя 45, связанного с кареткой, и находится в положении, близком к равновесному, когда его кромка близка к оси фотодиода.

При начале отработки рабочего цикла включается муфта 36 и двигатель 44 каретки 40. Последняя начинает двигаться вправо, и схема слежения приводит электродвигатель 7 ЛПМ 3 во вращение так, что сектор 37 остается все время в равновесном положении, вращаясь против часовой стрелки. Поскольку фотодиод 42 равномерно пересекает окружность сектора 37 по хорде, то кромка сектора 37, расположенная по радиусу,должна совершать неравномерное движение, описываемое законом

oi K.arctg.y,

где oL- угол поворота сектора; К - постоянная; у - смещениекаретки. Так как протягивающий валик 31

5 ЛПМ 3 находится в жесткой кинематической связи с сектором 37, то пленка в ЛПМ 3 будет соверщать движение по закону арктангенса от времени t 1поскольку смещение каретки происхоJJ дит равномерно во в.ремени).

По достижении кареткой крайнего правого положения срабатывает концевой выключатель, в результате чего отключается следящий механизм, обесточивается муфта 36, ось сектора 37 освобождается, и сектор 37 под действием пружины 39 поворачивается на небольшой угол по часовой стрелке, ложась на ограничитель 45. Од1 овременно двигатель 44 реверсируется и каретка 40 совершает ход в обратном направлении. При этом сектор 37 следует за кареткой 40, упираясь в ограничитель 45. По достижении исходного положения срабатывает концевой выключатель и механизм останавливается в состоянии готовности к новому циклу. Потенциометр 38 выдает сигнал у, пропорциональный перемещению пленки. Схема регулирования привода работает следзпощим образом (буквы в скобках относятся к сигналам, показанным на фиг. 4).

Выходной сигнал от фотодиода 42 . поступает на усилитель 46 и далее на

5 амплитудные компараторы 51 и 52 (ей ж). Мультивибратор 17 вьздает импульсы, поступакидие на JK-триггер 48. Выходные сигналы последнего дифференцируются и служат для запуска генера торов пилообразных сигналов 49 и 50. Поскольку они запускаются чередующимися импульсами d и -8, выходные пи лообразные сигналы 1 н ф также оказы ваются сдвинутыми между собой на 90. Эти сигналы совместно с сигналами е иже усилителя 46 поступают на амплитудные компараторы 51 и 52, которые сравнивают между собой пары сигналов е , г., 3 , w: и выдают единичны сигналы, знак которых определяется в каждый момент знаком разности между сигналами каждой из указанных пар Начальное относительное положение сигналов е и Жвыбрано так, что при некотором среднем значении входного сигнала усилителя 46 оба сигнала е и «срасположены несколько ниже вершин пилообразных сигналов 2- и ( , и на выходах компараторов 5 и 52 возникают короткие импульсы и Lt. Эти сигналы подаются на ключи 53 и 54, через которые поступает питание на якорь двигателя, возбуждение которого всегда включено. При этом, как видно из схемы фиг. 3, на якорь двигателя поступают импульсы тока противоположных направлений, и якорь останется неподвижным (в равновесном состоянии). При незначительном изменении выходного сигнала относительная длительность импульсов и и. изменяется, отношение токов, протекающих через якорь в том и другом направлении, также изменяется, и якорь приходит во вращение в соответствующую сторону с малой скоростью. При более значительном изменении входного сигнала, один из сигналов jr или а совсем исчезнет, а ширина импульсов другого сигнала будет возрастать по мере увеличения входного сигнала.в со ответствунщем направлении. При этом двигатель будет вращаться со все большей скоростью,-пока при достаточ ной амплитуде входного сигнала остав шийся сигнал или U. не превратится в сплошной, и двигатель будет работать на полную мощность. Направление включения двигателя выбрано так-, что при затененном фотодиоде двигатель вращается с полной скоростью в таком направлении, которое соответствует открыванию светового потока сектором 37 следящего механизма 8. При этом, когда световой поток и входной сигнал будут иметь над.лежащий уровень, наступит равновесное 410 состояние и двигатель окажется под действием двух слабых противоположных токов. Если двигатель проскочит равновесное положение,то он включится в обратную сторону. Параметры схемы рассчитаны так, что установление равновесного состояния происходит очень быстро и почти без выбросов, а сохранение этого состояния обеспечивается без автоколебаний относительно среднего положения . Если фотодиод движется, как это происходит во время рабочего цикла, то система в каждаяй момент стремится сохранить равновесное состояние, и под действием малого сигнала ошибки двигатель вращается в соответствующем направлении с нужной скоросг тью так, чтобы край сектора отслежит вал движение фотодиода. При этом входной сигнал будет сохранять заранее установленное среднее значение плюс малый сигнал ошибки. Этот процесс также происходит без бросков и автоколебаний. Формула изобретения 1. Устройство для трансформирования снимков, содержащее систему сканирования снимка с электроннолучевой трубкой, светоприемником, блоком разверток, видеоусилителем, кассетой обрабатываемого фильма и лентопротяжным механизмом с приводом, фоторегистратор с электроннолучевой трубкой блоком разверток, кассетой фотоматериала и лентопротяжным механизмом с приводом, преобразователь разверток и пульт управления, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и расширения функциональных возможностей, в устройство дополнительно введены следящий механизм, схема регулирования привода лентопротяжного механизма системы сканирования снимка, блок считывания кодограмм, цифроаналоговый преобразователь и коммутатор, причем следящий механизм содержит двигатель со стабилизированной частотой вращения, электрически связанный через регуля- тор с двигателем лентопротяжного механизма фоторегистратора и механически с подвижной рейкой с закрепленными на ней друг против друга источником света и фотоприемникон, м&тщу которыми размещен закрепленный на

оси с возможностью вращения подвижный сектор, частично перекрывающий своей кромкой световой поток от источника света на фотоприемник, причем с осью сектора жестко связана ось потенциометра, движок которого электрически связан с первым входом преобразователя разверток, выход фотоприемника соединен со входом схемы регулирования привода лентопротяжного механизма, выход которой связан с двигателем привода лентопротяжного механизма, вал двигателя через вариатор механически связан с осью подвижного сектора, а блок считывания кодограмм содержит устройство выделения кодов, вход которого связан с выходом видеоусилителя, а выходы связаны со входами цифроаналогового преобразователя, выходы которого связаны со входами преобразователя разверток, выходы блока разверток связаны со входами коммутатора, управляющий вход которого связан с пультом управления, а выходы коммутатора связаны со входами блока разверток системь сканирования снимка 2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что схема регулирэвания привода лентопротяжного механизма системы сканирования снимка содержит усилитель, мультивибратор, ЗК-триггер, два генератора пилообразных сигналов, два амплитудных компаратора и два ключа, причем вход усилителя связан с выходом фотоприемника, а первый и второй выходы усилителя - с первыми входами двух амплитудных компараторов, второй вход каждого из которых связан с выходом соответствукицего генератора пилообразного напряжения входы последних связаны через дифференцирукяцие цепочки с выходами О и Q ТК-триггера, вход которого связан с выходом мультивибратора, а выходы амплитудных дискриминаторов связаны с управляющими входами ключей, сигнальные входы которых связаны с выходом источника питания, а выходы - с якорем двигателя привода лентопротяжного механизма системы сканирования снимка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 147783, кл. G 01 С 11/26, 27.09.61.

2,Авторское свидетельство СССР

№ 661237, кл.С 01 С 11/24, 16.09.76 (прототип).

аL

6К.

ФагЪ

К

Фаг