RU2066057C1

RU2066057C1 - Process of formation of videosignal of infra-red imager with multielement photodetector

Info

Publication number: RU2066057C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Савченко
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Пеленг"
Priority date: 1992-07-20
Filing date: 1992-07-20
Publication date: 1996-08-27

Abstract

FIELD: television technology, infra-red imaging systems incorporating linear and matrix photodetectors. SUBSTANCE: in compliance with process there are realized three operational modes, mode of formation of code for compensation of background signal and drift signal for each element of photodetector, mode of formation of code of correction of sensitivity for each element of photodetector and mode of reception of external radiation. Under first two modes photodetector receives only reference radiation and forms correction codes by method of consecutive approximations with the aid of on-line storage. Under mode of formation of videosignal correction codes are read from on-line storage and are used for compensation of negative factors brought in by spread of parameters of elements of photodetector, by inhomogeneity of transmission of optical path, by inherent background radiation of optical path and by external background radiation. EFFECT: enhanced quality of formed videosignal of infra-red imaging system. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к телевизионной технике и может использоваться в тепловизионных системах, содержащих линейные и матричные фотоприемники. The invention relates to television technology and can be used in thermal imaging systems containing linear and matrix photodetectors.

Известен способ формирования видеосигнала тепловизора с многоэлементным фотоприемником из описания функциональных схем тепловизоров, приведенных в работе [1]
Согласно этому способу осуществляют прием внешнего потока излучения и преобразование его в электрический сигнал. Каждый раз после формирования кадра изображения осуществляют прием фотоприемником опорного потока излучения, встроенного в оптико-механический блок теплового источника, для получения привязки черного уровня видеосигнала к определенному уровню напряжения.A known method of generating a video signal of a thermal imager with a multi-element photodetector from the description of the functional diagrams of thermal imagers given in [1]
According to this method, an external radiation stream is received and converted into an electrical signal. Each time after the formation of the image frame, the photodetector receives the reference radiation flux embedded in the optical-mechanical unit of the heat source to obtain a reference of the black level of the video signal to a certain voltage level.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ формирования видеосигнала тепловизора, описанный в работе [2]
Особенностью инфракрасного диапазона спектра является малая контрастность теплового изображения в фокальной плоскости оптической системы в связи с тем, что фоновое излучение велико по сравнению с излучением, несущим полезную информацию. Поэтому для хорошей передачи контраста осуществляют компенсацию фоновой составляющей сигнала фотоприемника. Для этого, после преобразования приходящего излучения в электрический сигнал, усиливают последний только по переменной составляющей. При этом постоянная составляющая сигнала, характеризующая величину фона, блокируется с помощью конденсатора. Для уменьшения возникающих при этом искажений видеосигнала осуществляют прием фотоприемником опорного потока изучения внутреннего источника на неактивном участке сканирования и одновременно запоминают с помощью конденсатора напряжение, характеризующее реакцию фотоэлектрического тракта на опорное излучение. Во время приема внешнего потока излучения усиливается только переменная составляющая сигнала, который наложен на запомненное напряжение.The closest technical solution, selected as a prototype, is a method of generating a video signal of a thermal imager, described in [2]
A feature of the infrared range of the spectrum is the low contrast of the thermal image in the focal plane of the optical system due to the fact that the background radiation is large compared to radiation that carries useful information. Therefore, for good contrast transmission, the background component of the photodetector signal is compensated. For this, after converting the incoming radiation into an electrical signal, the latter is amplified only by the variable component. In this case, the constant component of the signal, characterizing the magnitude of the background, is blocked by a capacitor. To reduce the resulting distortion of the video signal, the photodetector receives the reference stream for studying the internal source in the inactive scanning section and at the same time, the voltage characterizing the response of the photoelectric path to the reference radiation is stored using a capacitor. During reception of the external radiation flux, only the variable component of the signal, which is superimposed on the stored voltage, is amplified.

Недостатком описанных выше способов является то, что при использовании многоэлементных фотоприемников возникают искажения видеосигнала, вызванные, в частности, различной величиной фонового сигнала на выходе каждого чувствительного элемента фотоприемника. При использовании известных способов формирования сигнала тепловизора устраняется только среднее значение фонового сигнала от всех элементов фотоприемника. The disadvantage of the above methods is that when using multi-element photodetectors, video signal distortion occurs, caused, in particular, by the different magnitude of the background signal at the output of each sensitive element of the photodetector. When using known methods for generating a thermal imager signal, only the average value of the background signal from all elements of the photodetector is eliminated.

Цель изобретения повышение качества формируемого видеосигнала тепловизионного изображения за счет более полной компенсации фонового сигнала для каждого элемента фотоприемника, а также за счет проведения коррекции сигнала с учетом наличия разброса элементов фотоприемника по чувствительности и неоднородности пропускания оптического тракта при величине опорного потока излучения, приходящегося на информационный диапазон излучения визируемых объектов. The purpose of the invention is to improve the quality of the generated video signal of the thermal imaging image due to more complete compensation of the background signal for each element of the photodetector, as well as due to the correction of the signal taking into account the spread of the elements of the photodetector in sensitivity and transmittance inhomogeneity of the optical path for the reference radiation flux per information range radiation of sighted objects.

Технический результат достигается тем, что в способе формирования видеосигнала тепловизора с многоэлементным фотоприемником, включающем прием фотоприемником первого опорного потока излучения во время отсутствия приема внешнего потока излучения, запоминание электрического сигнала, соответствующего реакции приемного тракта на первый опорный поток излучения, и компенсацию фоновой составляющей сигнала фотоприемника при приеме внешнего потока излучения путем суммирования электрического сигнала от принятого внешнего потока излучения с запомненным электрическим сигналом, за время приема первого опорного потока излучения осуществляют формирование и запоминание электрического сигнала компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала для каждого элемента фотоприемника, дополнительно при отсутствии приема внешнего потока излучения за время приема второго опорного потока излучения осуществляют формирование и запоминание электрического сигнала коррекции чувствительности для каждого элемента фотоприемника, при приеме внешнего потока излучения одновременно с компенсацией фонового сигнала и дрейфа сигнала для каждого элемента фотоприемника путем суммирования предварительно обработанного сигнала соответствующего элемента фотоприемника с запомненным сигналом компенсации его фонового сигнала и дрейфа сигнала, осуществляют коррекцию чувствительности для каждого элемента фотоприемника путем изменения амплитуды просуммированного сигнала для каждого элемента фотоприемника в соответствии с запомненным сигналом коррекции его чувствительности, при этом величину первого опорного потока излучения устанавливают пропорционально величине потока внешнего фонового излучения, а во время приема первого опорного потока излучения, в течение которого формируют сигнал компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала в виде цифрового кода для каждого элемента фотоприемника, считывают сигнал с элементов фотоприемника синхронно с последовательной выборкой адреса ячеек, организуемой первой цифровой оперативной памяти, число ячеек делают равным числу элементов фотоприемника, считывают по заданному адресу цифровой код, запоминают его и, преобразовав в аналоговое напряжение, суммируют с предварительно обработанным сигналом соответствующего элемента фотоприемника, просуммированный сигнал сравнивают с нулевым напряжением, по результату сравнения уменьшают или увеличивают запомненный код на единицу младшего разряда и записывают его в ту ячейку памяти, из которой он был считан, во время приема второго опорного потока излучения, в течение которого формируют сигнал коррекции чувствительности в виде цифрового кода для каждого элемента фотоприемника, считывают сигнал с элементов фотоприемника синхронно с последовательной выборкой адреса ячеек первой цифровой оперативной памяти и организуемой второй цифровой оперативной памяти, число ячеек которой делают равным числу элементов фотоприемника, считывают по заданному адресу цифровой код компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала из первой памяти и, преобразовав в аналоговое напряжение, суммируют с предварительно обработанным сигналом соответствующего элемента фотоприемника, одновременно считывают по тому же адресу цифровой код из второй памяти, запоминают его и с помощью его уменьшают или увеличивают по амплитуде просуммированный сигнал, который сравнивают с опорным напряжением, по результату сравнения уменьшают или увеличивают запомненный код на единицу младшего разряда и записывают его в ту ячейку второй памяти, из которой он был считан, во время приема внешнего потока излучения считывают сигнал с элементов фотоприемника синхронно с последовательной выборкой адреса ячеек первой памяти и второй памяти, считывают по заданному адресу цифровой код компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала из первой памяти и, преобразовав в аналоговое напряжение, суммируют с предварительно отработанным сигналом соответствующего элемента фотоприемника, одновременно считывают по тому же адресу цифровой код коррекции чувствительности из второй памяти и с помощью его уменьшают или увеличивают по амплитуде просуммированный сигнал. The technical result is achieved by the fact that in the method of generating a video signal of a thermal imager with a multi-element photodetector, which includes receiving the first reference radiation stream by the photodetector during the absence of receiving an external radiation stream, storing an electrical signal corresponding to the reaction of the receiving path to the first reference radiation stream, and compensating the background component of the photodetector signal when receiving an external radiation flux by summing an electrical signal from a received external radiation flux with a stored electrical signal, during the reception of the first reference radiation flux, the electrical signal for compensating the background signal and signal drift for each photodetector element is formed and stored; in addition, in the absence of receiving an external radiation flux during the reception of the second reference radiation flux, the correction electric signal is generated and stored sensitivity for each element of the photodetector, when receiving an external radiation flux simultaneously with compensation By using a background signal and a signal drift for each photodetector element, by adding the pre-processed signal of the corresponding photodetector element with a stored compensation signal for its background signal and signal drift, sensitivity is adjusted for each photodetector element by changing the amplitude of the summed signal for each photodetector element in accordance with the stored signal correction of its sensitivity, while the value of the first reference radiation flux tune in proportion to the amount of external background radiation flux, and during the reception of the first reference radiation flux, during which the compensation signal for the background signal and signal drift is generated in the form of a digital code for each photodetector element, the signal is read from the photodetector elements in synchronization with the sequential sampling of the cell address organized by of the first digital random access memory, the number of cells is made equal to the number of photodetector elements, the digital code is read at the given address, it is stored and converted Having dropped into the analog voltage, they are summed with the pre-processed signal of the corresponding element of the photodetector, the summed signal is compared with zero voltage, the stored code is reduced or increased by the least significant bit unit by the result of the comparison, and it is written to the memory cell from which it was read during reception the second reference radiation stream, during which the sensitivity correction signal is generated in the form of a digital code for each element of the photodetector, the signal is read from the elements f receiver simultaneously with sequential sampling of the address of the cells of the first digital random access memory and organized by the second digital random access memory, the number of cells of which is equal to the number of photodetector elements, read the digital code of the background signal compensation and signal drift from the first memory at the given address and, converting to analog voltage, sum with a pre-processed signal of the corresponding element of the photodetector, at the same time a digital code is read from the second memory at the same address, and e and using it, the summed signal, which is compared with the reference voltage, is reduced or increased in amplitude, the stored code is reduced or increased by a unit of the least significant bit by the result of the comparison, and it is written to the cell in the second memory from which it was read while receiving external the radiation flux reads the signal from the elements of the photodetector in synchronization with sequential sampling of the addresses of the cells of the first memory and the second memory, reads the digital code for compensating the background signal and signal drift at the specified address of the first memory and converting it to an analog voltage, sum it with the previously worked out signal of the corresponding element of the photodetector, at the same time read the digital sensitivity correction code from the second memory at the same address and use it to reduce or increase the summed signal in amplitude.

Достоинством предлагаемого способа является то, что кроме компенсации фонового сигнала (вызванного излучением внешнего фона и собственным фоновым излучением оптико-механического блока) и разброса параметров фоточувствительных элементов приемника, происходит компенсация неоднородности пропускания оптического тракта, вызванная виньетированием входного потока излучения и, возможно, другими причинами. В связи с тем, передаточные характеристики чувствительных элементов фотоприемника могут иметь различную нелинейность, нахождение корректирующих кодов при величине второго опорного потока излучения примерно равной величине потока излучения от визируемых объектов позволяет также уменьшить искажения видеосигнала. Искажения уменьшаются в связи с возможностью формирования видеосигнала без использования разделительных конденсаторов в цепях передачи сигнала. Тепловизор, в котором реализован предложенный способ, будет нормально функционировать в широком диапазоне температур окружающей среды. The advantage of the proposed method is that in addition to compensating for the background signal (caused by the radiation of an external background and the intrinsic radiation of the optical-mechanical unit) and the spread of the photosensitive elements of the receiver, there is compensation for the nonuniformity of the transmission of the optical path due to vignetting of the input radiation flux and, possibly, other reasons . In this regard, the transfer characteristics of the sensitive elements of the photodetector can have different non-linearities, finding corrective codes when the value of the second reference radiation flux is approximately equal to the magnitude of the radiation flux from the objects being sighted, can also reduce the distortion of the video signal. Distortion is reduced due to the possibility of generating a video signal without the use of isolation capacitors in the signal transmission circuits. The thermal imager in which the proposed method is implemented will function normally in a wide range of ambient temperatures.

На фиг. представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ. In FIG. presents a structural diagram of a device that implements the proposed method.

Устройство содержит оптико-механический блок 1, в состав которого входят источник 2 первого опорного потока излучения и источник 3 второго опорного потока излучения, многоэлементный фотоприемник 4, устройство предварительной обработки сигнала 5, сумматор 6, регулируемый усилитель 7 (регулируется коэффициент передачи), первый 8 и второй 9 блоки оперативной памяти, первый 10 и второй 11 реверсивные счетчики, имеющие по выходу третье, высокоимпедансное состояние, первый 12 и второй 13 цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), источник 14 опорного напряжения, первый 15 и второй 16 компараторы, синхрогенератор 17, адресный счетчик 18, 19 нулевая шина. Источники излучения 2, 3 могут быть построены на базе термоэлектрических модулей, температура которых может быть изменена в широких пределах (включая минусовые температуры). The device contains an optical-mechanical unit 1, which includes a source 2 of the first reference radiation flux and a source 3 of the second reference radiation flux, a multi-element photodetector 4, a signal preprocessing device 5, an adder 6, an adjustable amplifier 7 (adjustable transmission coefficient), the first 8 and the second 9 blocks of RAM, the first 10 and second 11 reversible counters having the output of the third, high impedance state, the first 12 and second 13 digital-to-analog converters (DAC), the source 14 of the reference voltage eniya, the first 15 and second comparators 16, timing generator 17, address counter 18, the bus 19 is zero. Sources of radiation 2, 3 can be built on the basis of thermoelectric modules, the temperature of which can be changed over a wide range (including subzero temperatures).

Способ формирования видеосигнала тепловизора с многоэлементным фотоприемником осуществляется следующим образом. В течение периода формирования кадра изображения (периода кадров) существуют три режима работы устройства: режим формирования кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала для каждого элемента фотоприемника, режим формирования кода коррекции чувствительности для каждого элемента фотоприемника и режим приема внешнего потока излучения, в течении которого формируется рабочий информационный видеосигнал. Если величина внешнего фонового излучения и параметры фотоприемника изменяются с течением времени при изменении температуры окружающей среды не столь быстро, упомянутые выше два первых режима могут существовать не в каждом периоде кадров. В любом режиме работы под воздействием тактовых импульсов синхрогенератора 17 и с помощью адресного счетчика 18 осуществляется последовательная выборка адреса ячеек блоков 8, 9 оперативной памяти синхронно со считыванием сигнала с элементов приемника 4. Для каждого элемента приемника 4 имеется одна ячейка памяти в блоке 8 для хранения кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала, одна ячейка памяти в блоке 9 для хранения кода коррекции чувствительности. После подачи питания на устройство в ячейках памяти блоков 8, 9 окажутся случайные значения кодов. Формирование корректирующих кодов осуществляется методом последовательных приближений. В зависимости от типа фотоприемника 4 и возложенных на тепловизор задач, устройство 5 предварительной обработки сигнала может выполнять функции усиления, интегрирования, фильтрации, выборки, смещения (с целью компенсации определенного постоянного напряжения) (и т.д.) сигнала фотоприемника 4. The method of generating a video signal of a thermal imager with a multi-element photodetector is as follows. During the period of formation of the image frame (frame period), there are three modes of operation of the device: the mode of generating the compensation code for the background signal and the signal drift for each element of the photodetector, the mode of generating the sensitivity correction code for each element of the photodetector, and the mode of receiving the external radiation flux during which working informational video signal. If the magnitude of the external background radiation and the parameters of the photodetector do not change so quickly with a change in the ambient temperature, the first two modes mentioned above may not exist in every frame period. In any operating mode, under the influence of clock pulses of the clock generator 17 and using the address counter 18, the address of the cells of the RAM blocks 8, 9 is sequentially selected synchronously with the signal from the elements of the receiver 4. For each element of the receiver 4 there is one memory cell in block 8 for storage code compensation background signal and signal drift, one memory cell in block 9 for storing the sensitivity correction code. After applying power to the device in the memory cells of blocks 8, 9 will be random values of codes. Correcting codes are generated by the method of successive approximations. Depending on the type of photodetector 4 and the tasks assigned to the thermal imager, the signal preprocessing device 5 can perform the functions of amplification, integration, filtering, sampling, bias (in order to compensate for a certain constant voltage) (etc.) of the photodetector 4 signal.

Рассмотрим режим формирования кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала для каждого элемента фотоприемника 4, при котором отсутствует прием внешнего потока излучения и на фотоприемник падает только первый равномерный поток излучения от источника 2, задающего уровень черного в тепловизоре. Следует отметить, что чем ближе к входу оптического тракта блока 1 вводятся опорные излучения, тем выше точность проводимой коррекции, т.е. при этом учитывается собственное фоновое излучение и неоднородность пропускания оптического тракта блока 1. В рассматриваемом режиме чувствительные элементы фотоприемника 4 принимают также фоновое излучение оптического тракта. Пусть в этом режиме на первый вход сумматора 6 поступает сигнал с выхода устройства 5 предварительной обработки сигнала, соответствующий первому элементу приемника 4. Одновременно с первой ячейки блока 8 оперативной памяти, находящегося в это время в режиме считывания, считывается параллельный код и записывается во внутренний регистр ЦАП 12 и в параллельном виде в реверсивный счетчик 10, который в это время по выходу находится в третьем, высокоимпедансном состоянии. Выходной аналоговый сигнал ЦАП 12 поступает на второй вход сумматора 6, выходной сигнал которого сравнивается на компараторе 15 с нулевым напряжением шины 19. Результат сравнения в виде логического нуля или единицы поступает на управляющий вход реверсивного счетчика 10, причем, если сигнал с выхода сумматора 6 больше нулевого напряжения, содержимое реверсивного счетчика уменьшается, если меньше увеличивается. После этого блок 8 оперативной памяти переводится в режим записи информации, третье, высокоимпедансное состояние по выходу реверсивного счетчика 10 снимается и его содержимое записывается в первую ячейку. Затем реверсивный счетчик 10 вновь переводится по выходу в третье состояние. Таким образом, содержимое первой ячейки блока 8 оперативной памяти обновляется. При поступлении на первый вход сумматора 6 сигналов, соответствующих другим элементам фотоприемника 4, процесс повторяется по описанному выше алгоритму, но при этом обновляется информация в других ячейках блока 8 оперативной памяти. Consider the mode of formation of the compensation code for the background signal and signal drift for each element of the photodetector 4, in which there is no reception of an external radiation flux and only the first uniform radiation flux from the source 2, which sets the black level in the thermal imager, is incident on the photodetector. It should be noted that the closer to the input of the optical path of block 1 reference radiation is introduced, the higher the accuracy of the correction, i.e. this takes into account the intrinsic background radiation and the transmission nonuniformity of the optical path of unit 1. In the considered mode, the sensitive elements of the photodetector 4 also receive the background radiation of the optical path. Let in this mode, the signal from the output of the signal pre-processing device 5 corresponding to the first element of the receiver 4 is received at the first input of the adder 6. At the same time, a parallel code is read from the first cell of the RAM unit 8, which is in read mode, and written to the internal register DAC 12 and in parallel form to the reverse counter 10, which at this time at the exit is in the third, high impedance state. The analog output signal of the DAC 12 is fed to the second input of the adder 6, the output signal of which is compared on the comparator 15 with a zero voltage of the bus 19. The result of the comparison in the form of a logical zero or one is fed to the control input of the reversible counter 10, and if the signal from the output of the adder 6 is greater zero voltage, the contents of the reverse counter decreases, if it increases less. After that, the RAM block 8 is transferred to the information recording mode, the third, high-impedance state at the output of the reversible counter 10 is removed and its contents are recorded in the first cell. Then, the reverse counter 10 is again transferred to the output in the third state. Thus, the contents of the first cell of the block 8 of the RAM is updated. Upon receipt of the first input of the adder 6 signals corresponding to other elements of the photodetector 4, the process is repeated according to the algorithm described above, but the information in other cells of the block 8 of the RAM is updated.

Очевидно, что с увеличением числа опросов каждого элемента фотоприемника 4 сигнал на выходе сумматора 6 будет приближаться к напряжению шины 19 и сравняется с ним в последующих кадрах изображения. Привязка сигнала (от всех элементов фотоприемника 4) на выходе сумматора 6 к нулевому напряжению свидетельствует об устранении сигнала, вызванного первым опорным потоком излучения от источника 2, фоновым излучением оптического тракта блока 1, а также свидетельствует об устранении дрейфа сигнала элементов фотоприемника 4. Для обеспечения возможности работы ЦАП 12 в биполярном режиме учитывается инверсное значение старшего разряда реверсивного счетчика 10, выполняющего роль знакового разряда. Obviously, with an increase in the number of polls of each element of the photodetector 4, the signal at the output of the adder 6 will approach the voltage of the bus 19 and will be equal to it in subsequent image frames. The binding of the signal (from all elements of the photodetector 4) at the output of the adder 6 to zero voltage indicates the elimination of the signal caused by the first reference radiation flux from the source 2, the background radiation of the optical path of unit 1, and also indicates the elimination of the drift of the signal of the elements of the photodetector 4. To ensure possible operation of the DAC 12 in bipolar mode takes into account the inverse value of the high order of the reversible counter 10, which plays the role of a sign discharge.

Сформированный код компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала для каждого элемента фотоприемника 4 хранится в ячейках блока 8 оперативной памяти и уточняется в каждом новом периоде формирования кадра (или не столь часто, а через некоторое время) с изменением не более, чем на единицу младшего разряда при однократном опросе элемента фотоприемника 4. The generated compensation code for the background signal and signal drift for each element of the photodetector 4 is stored in the cells of the RAM unit 8 and is refined in each new period of the frame formation (or not so often, but after some time) with a change of no more than one lesser a single survey of the photodetector element 4.

В режиме формирования кода коррекции чувствительности для каждого элемента фотоприемника 4 на последний подается только второй равномерный поток излучения от источника 3, причем его величину устанавливают выше величины первого опорного потока излучения от источника 2. В этом режиме реверсивный счетчик 10 по выходу находится в третьем состоянии, а блок 8 оперативной памяти работает только в режиме считывания кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала для каждого элемента фотоприемника 4. Считываемый код записывается в ЦАП 12 синхронно со считыванием сигнала с элементов фотоприемника 4. Пусть в этом режиме на вход регулируемого усилителя 7 поступает сигнал с выхода сумматора 6, соответствующий первому элементу фотоприемника 4. Одновременно с первой ячейки блока 9 оперативной памяти, находящегося в это время в режиме считывания, считывается параллельный код и записывается во внутренний регистр ЦАП 13 и в параллельном виде в реверсивный счетчик 11, который в это время по выходу находится в третьем состоянии. Выходной аналоговый сигнал ЦАП 13 поступает на управляющий вход регулируемого усилителя 7, который под действием управляющего сигнала изменяет свой коэффициент передачи. Выходной сигнал регулируемого усилителя 7 сравнивается на компараторе 16 с опорным напряжением источника 14. Результат сравнения в виде логического нуля или единицы поступает на управляющий вход реверсивного счетчика 11. Пусть коэффициент передачи регулируемого усилителя 7 увеличивается с увеличением управляющего напряжения, тогда, если сигнал с выхода регулируемого усилителя 7 больше опорного напряжения, содержимое реверсивного счетчика 11 уменьшается, если меньше увеличивается. После этого блок 9 оперативной памяти переводится в режим записи информации, третье состояние по выходу реверсивного счетчика 11 снимается и его содержимое записывается в первую ячейку. Затем реверсивный счетчик 11 вновь переводится по выходу в третье состояние. Таким образом, содержимое перовой ячейки блока 9 оперативной памяти обновляется. При поступлении на вход регулируемого усилителя 7 сигналов, соответствующих другим элементам фотоприемника 4, процесс повторяется по описанному выше алгоритму, но при этом обновляется информация в других ячейках блока 9 оперативной памяти. С увеличением числа опросов каждого элемента приемника 4 сигнал на выходе регулируемого усилителя 7 будет приближаться к опорному напряжению источника 14 и сравняется с ним в последующих кадрах изображения. Таким образом, для каждого элемента фотоприемника 4 методом последовательных приближений формируется свой код коррекции чувствительности, который хранится в соответствующей ячейке блока 9 оперативной памяти и уточняется в каждом новом периоде формирования кадра (или не столь часто, а через некоторое время) с изменением не более, чем на единицу младшего разряда при однократном опросе элемента фотоприемника 4. Сформированные коды коррекции чувствительности обеспечивают компенсацию разброса чувствительности элементов фотоприемников 4 и компенсацию неоднородности пропускания оптического тракта блока 1. В режиме формирования кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала для каждого элемента фотоприемника 4 реверсивный счетчик 11 по выходу находится в третьем состоянии, а блок 9 оперативной памяти работает только в режиме считывания кода коррекции чувствительности. In the mode of generating the sensitivity correction code for each element of the photodetector 4, only the second uniform radiation flux from the source 3 is supplied to the last, and its value is set higher than the value of the first reference radiation flux from the source 2. In this mode, the output counter 10 is in the third state, and the block 8 of the RAM operates only in the read mode of the compensation code for the background signal and signal drift for each element of the photodetector 4. The read code is written to the DAC 12 sync it is possible to read the signal from the elements of the photodetector 4. Let the signal from the output of the adder 6 corresponding to the first element of the photodetector 4 be received at the input of the adjustable amplifier 7 in this mode. At the same time, the parallel one is read from the first cell of the RAM unit 9, which is in read mode the code is written into the internal register of the DAC 13 and in parallel to the reverse counter 11, which at the time of the output is in the third state. The output analog signal of the DAC 13 is fed to the control input of an adjustable amplifier 7, which under the influence of the control signal changes its transfer coefficient. The output signal of the adjustable amplifier 7 is compared on the comparator 16 with the reference voltage of the source 14. The result of the comparison in the form of a logic zero or unity is supplied to the control input of the reversible counter 11. Let the transfer coefficient of the adjustable amplifier 7 increase with increasing control voltage, then if the signal from the output of the adjustable amplifier 7 is larger than the reference voltage, the contents of the reverse counter 11 decreases, if it increases less. After that, the RAM block 9 is transferred to the information recording mode, the third state at the output of the reverse counter 11 is removed and its contents are recorded in the first cell. Then the reverse counter 11 is again transferred to the output in the third state. Thus, the contents of the first cell of the block 9 RAM is updated. Upon receipt of the input of the adjustable amplifier 7 signals corresponding to other elements of the photodetector 4, the process is repeated according to the algorithm described above, but the information in other cells of the block 9 of the RAM is updated. With an increase in the number of polls of each element of the receiver 4, the signal at the output of the adjustable amplifier 7 will approach the reference voltage of the source 14 and will become equal in subsequent frames of the image. Thus, for each element of the photodetector 4, a method of successive approximations generates its own sensitivity correction code, which is stored in the corresponding cell of the RAM unit 9 and refined in each new frame formation period (or not so often, but after some time) with a change of no more than by a unit of the least significant digit during a single interrogation of the photodetector element 4. The generated sensitivity correction codes compensate for the variation in sensitivity of the photodetector elements 4 and compensation of the heterogeneity of transmission of the optical path of block 1. In the mode of generating the compensation code for the background signal and signal drift for each element of the photodetector 4, the reverse counter 11 is in the third state by the output, and the main memory 9 only works in the readout mode of the sensitivity correction code.

В режиме приема внешнего потока излучения оптико-механическим блоком 1 и фотоприемником 4 на последний не воздействуют опорные излучения источников 2, 3, но используются корректирующие коды, сформированные в предыдущих двух режимах. В этом режиме реверсивные счетчики 10, 11 находятся по выходу в третьем состоянии, а с ячеек блоков 8, 9 оперативной памяти считываются коды и осуществляется их запись во внутренние регистры ЦАП 12, 13 синхронно со считыванием сигнала с элементов фотоприемника 4. Таким образом, для каждого элемента фотоприемника 4 будет выставлен свой код компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала и свой код коррекции чувствительности, что в конечном итоге приводит к компенсации отрицательных факторов, вызванных разбросом параметров элементов фотоприемника 4, неоднородностью пропускания оптического тракта блока 1, собственным фоновым излучением оптического тракта блока 1 и внешним фоновым излучением, если величина его потока равна величине первого опорного потока излучения источника 2. Что дополнительно отнести к внешнему фону, может решить, в частности, оператор тепловизора, наблюдая тепловизионное изображение на телевизионном индикаторе. Изменяя величину первого опорного потока излучения от источника 2 и синхронно величину второго опорного потока излучения от источника 3, он может убрать из тепловизионного изображения не интересующие его фрагменты, при этом улучшив воспроизведение наблюдаемых объектов. Изменением в небольших пределах только величины второго опорного потока излучения от источника 3 (на уровне потока излучения от визируемых объектов) достигают улучшения воспроизведения отдельных участков визируемых объектов. In the mode of receiving an external radiation flux by the optical-mechanical unit 1 and the photodetector 4, the latter is not affected by the reference radiation of sources 2, 3, but the correction codes generated in the previous two modes are used. In this mode, the reversible counters 10, 11 are at the output in the third state, and codes are read from the cells of blocks 8, 9 of the RAM and written to the internal registers of the DAC 12, 13 synchronously with reading the signal from the elements of the photodetector 4. Thus, for each element of photodetector 4 will be set its own compensation code for the background signal and signal drift and its sensitivity correction code, which ultimately leads to the compensation of negative factors caused by the spread of the parameters of the elements of the photodetector 4, the nonuniform transmission of the optical path of block 1, the intrinsic background radiation of the optical path of block 1 and external background radiation, if its flux is equal to the value of the first reference radiation flux of source 2. What can be additionally attributed to the external background, the thermal imager operator, watching a thermal image on a television indicator. By changing the value of the first reference radiation flux from source 2 and simultaneously the value of the second reference radiation flux from source 3, it can remove fragments of no interest to the thermal image, while improving the reproduction of the observed objects. By varying within small limits only the magnitude of the second reference radiation flux from source 3 (at the level of the radiation flux from the sighted objects), the reproduction of individual sections of the sighted objects is improved.

Очередность режимов работы в течение периода формирования кадра не имеет существенного значения и зависит от построения тепловизора, в котором реализован предложенный способ. The sequence of operating modes during the period of formation of the frame is not significant and depends on the construction of a thermal imager in which the proposed method is implemented.

Источники информации
1. Криксунов Л. З. Падалко Г. А. Тепловизоры: Справочник. К. Техника, 1987, с. 56-61.Information sources
1. Kriksunov L. Z. Padalko G. A. Thermal imagers: a Handbook. K. Technique, 1987, p. 56-61.

2. Дж. Длойд. Системы тепловидения. /Пер. с англ. М: Мир, 1978, с. 300-308. 2. J. Dloyd. Thermal imaging systems. / Per. from English M: Mir, 1978, p. 300-308.

Claims

1. A method of generating a video signal of a thermal imager with a multi-element photodetector, including receiving the first reference radiation stream by the photodetector during the absence of receiving an external radiation stream, storing an electrical signal corresponding to the reaction of the receiving path to the first reference radiation stream, and compensating the background component of the photodetector signal when receiving an external radiation stream by summing the electrical signal from the received external radiation flux with the stored electrical signal, characterized in that during the reception of the first reference radiation flux, the electrical signal for compensating the background signal and the signal drift for each photodetector element is formed and stored; in addition, in the absence of receiving an external radiation flux during the reception of the second reference radiation flux, the sensitivity correction electric signal is generated and stored for each element of the photodetector, when receiving an external radiation flux simultaneously with the compensation of the background signal and signal drift for each photodetector element by summing the pre-processed signal of the corresponding photodetector element with a stored compensation signal for its background signal and signal drift, sensitivity correction is carried out for each photodetector element by changing the amplitude of the summed signal for each photodetector element in accordance with the stored sensitivity correction signal.

2. The method according to claim 1, characterized in that the value of the first reference radiation flux is set in proportion to the magnitude of the external background radiation flux.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that during the reception of the first reference radiation stream, during which a signal for compensating the background signal and signal drift is generated in the form of a digital code for each photodetector element, the signal is read from the photodetector elements synchronously with the serial by selecting the cell address of the organized first digital random access memory, the number of cells of which is equal to the number of photodetector elements, a digital code is read at the given address, it is stored and converted to an analog voltage are summed up with the pre-processed signal of the corresponding element of the photodetector, the summed signal is compared with zero voltage, the stored code is reduced or increased by a unit of the least significant bit by the result of the comparison, and it is written to the memory cell from which it was read during the reception of the second reference radiation flux during which a sensitivity correction signal is generated in the form of a digital code for each element of the photodetector, the signal is read from the elements of the photodetector in synchronization with by a satisfactory selection of the addresses of the cells of the first digital random access memory and the organized second digital random access memory, the number of cells of which is made equal to the number of photodetector elements, the digital code for compensating the background signal and signal drift from the first memory is read at the given address and, converting to analog voltage, they are summed with the pre-processed the signal of the corresponding element of the photodetector, at the same time read the digital code from the second memory at the same address, remember it and use it to reduce whether the summed signal, which is compared with the reference voltage, increases in amplitude, the stored code is reduced or increased by a unit of the least significant bit according to the result of the comparison, and it is written to that cell of the second memory from which it was read; during reception of an external radiation flux, the signal is read from the elements photodetector synchronously with sequential sampling of the addresses of the cells of the first memory and the second memory, read the digital code of the background signal compensation and signal drift from the first memory at the specified address and, pre razovav to an analog voltage, is added to the pre-processed signal corresponding photodetector element, is read simultaneously by the same address digital sensitivity correction code from the second memory and via its increase or decrease in amplitude summed signal.