JPH0514790A - Television camera for flow velocity measuring system - Google Patents

Television camera for flow velocity measuring system

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JPH0514790A
JPH0514790A JP3192766A JP19276691A JPH0514790A JP H0514790 A JPH0514790 A JP H0514790A JP 3192766 A JP3192766 A JP 3192766A JP 19276691 A JP19276691 A JP 19276691A JP H0514790 A JPH0514790 A JP H0514790A
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JP
Japan
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signal
video signal
field
image pickup
video
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Application number
JP3192766A
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Japanese (ja)
Inventor
Hitohisa Eto
仁久 江藤
Takeshi Miyamoto
武司 宮本
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Bosch Corp
Original Assignee
Zexel Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0514790A publication Critical patent/JPH0514790A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a picture signal for a flow velocity measurement without setting a complicated optical system. CONSTITUTION:An optical system 2 for forming the same visual field is provided on two CCD image pickup elements 7 and 8. The exposure timing of each image pickup element is independently controlled by an exposure control means 10, and either one of video signals V1 and VS2 obtained based on an output from each image pickup element is delayed by a delay means 18 only by one field operating time. This delayed video signal is selectively synthesized with the other video signal by a signal synthesizer 19, and a synthesized video signal OS necessary for the flow velocity measurement can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、流速計測システム用テ
レビカメラに関し、さらに特定して述べると、流れ場の
流速を計測するためトレーサを用いて流れ場を可視化
し、これにより得られる可視像に関するビデオ信号を用
いて流速計測を行なうシステムに好適なテレビカメラに
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a television camera for a flow velocity measuring system, and more specifically, it visualizes a flow field by using a tracer to measure the flow velocity of the flow field. The present invention relates to a television camera suitable for a system that measures flow velocity using a video signal related to an image.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、通路内の流体の流れ等により作
られる流れ場の流速分布を知るため、流体中にトレーサ
を注入して流れ場の可視化を行なう方法が公知である。
このようにして可視化された流れ場における流速情報を
定量的な分布のデータとして得るため、この可視化され
た流れ場の状態をインタレース方式のテレビジョンカメ
ラを用いて映像信号に変換し、これにより得られた画像
データに対して、フレーム画像中の各フィールド画像よ
り2枚のフレーム画像を作成し、それぞれの画像内にあ
る同一トレーサで形成された流跡像をその細線化処理で
得られた細線の傾き角と長さの情報から推定し、同一ト
レーサで形成された流跡像の2枚のフレーム画像間での
移動量から流速の分布を計測する方法が提案されている
(流れの可視化、Vol.9 、No.34 、第 379頁〜第 382
頁)。この方法は、1フレームのテレビジョン画像のみ
を扱うので、2フレーム以上のテレビジョン画像を扱う
方法よりも適用範囲が広いという特徴を有している。し
かし、上記従来方法では、流跡像の細線化処理結果から
その傾き角と長さとを求め、この結果を用いて流跡像を
推定するという追跡処理を行なうものであるから、画像
に雑音が重畳されていると、上記追跡処理結果は雑音の
影響を大きく受け、流速の計測結果に大きな誤差を生じ
させるという問題点を有している。この誤差を小さくす
るには、流れを可視化するにあたり、良好な照明状態が
必須要件となるほか、トレーサ粒子の粒子径もある一定
範囲に選別して用いなければならない。これは、粒子径
が異なる粒子の流跡像の細線化処理後の細線の長さは、
流跡像の長さが等しくても異なる結果となるとの理由に
よる。したがって、上述した従来技術を実用化するに
は、これらの点を克服しなければならないという問題点
を有している。このため、雑音の影響を軽減し、より正
確に流速分布状態を測定することができる流速分布の計
測システムとして、可視化された流れ場をシャッタなし
のインターレース走査撮像管方式のテレビジョンカメラ
を用いて撮影し、これにより得られたテレビジョン画像
信号の1フレームを構成する各フィールド画像データの
論理積演算により、各フィールド画像データ間での流跡
像の対応関係を決定する構成が提案されている。しか
し、この提案されているシステムでは、計測時間がNT
SC方式のテレビジョン画像サンプリング周期の制約を
うけること、また、ビジコンテレビカメラでは、粒子の
画角中における移動速度がはやい場合、粒子流跡像長さ
に誤差が生じてしまう事実から、速い流れの場合には計
測が困難であるという問題点を有している。
2. Description of the Related Art For example, a method of visualizing a flow field by injecting a tracer into the fluid is known in order to know the flow velocity distribution of the flow field created by the flow of the fluid in a passage.
In order to obtain the flow velocity information in the flow field visualized in this way as data of quantitative distribution, the state of this visualized flow field is converted into a video signal using an interlaced television camera, With respect to the obtained image data, two frame images were created from each field image in the frame image, and the trace image formed by the same tracer in each image was obtained by the thinning process. A method has been proposed in which the flow velocity distribution is estimated from the amount of movement between two frame images of the trace image formed by the same tracer, which is estimated from the information on the tilt angle and length of the thin line (visualization of the flow , Vol.9, No.34, pp. 379-382
page). Since this method handles only one frame of television image, it has a feature that its application range is wider than the method of handling two or more frames of television image. However, in the above-mentioned conventional method, since the inclination angle and the length are obtained from the thinning processing result of the trace image, and the trace image is estimated using this result, the tracking noise is added to the image. When superposed, there is a problem that the tracking processing result is greatly affected by noise and causes a large error in the flow velocity measurement result. In order to reduce this error, in order to visualize the flow, a good illumination state is an essential requirement, and the particle size of tracer particles must be selected and used within a certain range. This is because the length of the thin line after the thinning process of the trace images of particles with different particle diameters is
The reason is that even if the lengths of the trace images are the same, the results will be different. Therefore, there is a problem that these points must be overcome in order to put the above-mentioned conventional technique into practical use. Therefore, as a flow velocity distribution measurement system that can reduce the influence of noise and measure the flow velocity distribution state more accurately, a visualized flow field is used by using a television camera of an interlaced scanning camera tube system without a shutter. A configuration has been proposed in which the correspondence relationship between the trace images between the field image data is determined by taking a picture and performing a logical product operation of the field image data forming one frame of the television image signal obtained thereby. .. However, in this proposed system, the measurement time is NT
Due to the restriction of the SC system television image sampling period, and in the vidicon television camera, when the moving speed of the particles in the angle of view is fast, an error occurs in the particle trace image length. In the case of, there is a problem that measurement is difficult.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来技術における上述
の問題点を解決するため、例えば、2つのCCDシャッ
タ方式の撮像装置で可視化された流れ場を撮影すると、
シャッタが開かれている間のトレーサの移動軌跡を示す
画像データが各撮像装置から得られることに着目し、2
つのCCDシャッタ方式の撮像装置において、そのシャ
ッタを開状態とするタイミングを異ならせ、且つ露光時
間に重複が生じるように制御することにより、一方の撮
像装置からの画像データにより示される各流跡像と他方
の撮像装置からの画像データにより示される各流跡像の
間に、重複露光時間に相応する分だけ像の重複を生じさ
せ、これら1組の画像において、同一のトレーサ粒子の
移動軌跡を示す各流跡像が、画像を重ね合わせることに
より重複露光時間に相応した重なり部分を有することに
なるという原理を利用し、各画像における流跡像間の重
なりを見つけることにより、異なる画像データ間におい
て、同一のトレーサ粒子による流跡像の対応づけを行な
うことが考えられる。しかし、このような方法で流速分
布等の解析を行なおうとする場合、少なくとも2台のテ
レビカメラの各視野が同一となるように光学系のセッテ
ィングを行なう必要が生じるため、その準備作業に熟練
を必要とすると共に、手間が掛かるという問題点を有し
ている。本発明の目的は、したがって、速い流れの計測
を上述の如き不具合を生じることなしに、計測すること
ができるほか、そのために必要な信号を複雑なセッティ
ングなしに誰でも簡単に得ることができるようにした、
流速計測システム用テレビカメラを提供することにあ
る。
In order to solve the above-mentioned problems in the prior art, for example, when a flow field visualized by two CCD shutter type image pickup devices is photographed,
Paying attention to the fact that the image data showing the tracer movement trajectory while the shutter is open is obtained from each imaging device.
In one CCD shutter type image pickup device, each trace image shown by the image data from one image pickup device is controlled by changing the shutter opening timing and controlling the exposure times to overlap. Between the trace images shown by the image data from the other image pickup device and the trace images shown by the image data from the other image pickup device, the images are overlapped by the amount corresponding to the overlapping exposure time, and the movement traces of the same tracer particles are detected in these one set of images. By utilizing the principle that each trace image shown will have an overlapping part corresponding to the overlapping exposure time by overlapping the images, by finding the overlap between the trace images in each image, In, it is conceivable to associate the trace images with the same tracer particles. However, when attempting to analyze the flow velocity distribution and the like by such a method, it is necessary to set the optical system so that the fields of view of at least two TV cameras are the same. However, there is a problem in that it requires time and labor. The object of the present invention is therefore to make it possible to measure fast flows without the above-mentioned disadvantages, and to make it easy for anyone to obtain the necessary signals without complicated settings. I chose
It is to provide a television camera for a flow velocity measurement system.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の本発明の特徴は、トレーサを注入することによって可
視化された流れ場のテレビジョン画像信号に基づき該流
れ場の2次元の流速を計測するのに用いるためのテレビ
カメラであって、第1及び第2のCCD撮像素子と、可
視化された所望の流れ場を所定の視野で捉え上記第1及
び第2のCCD撮像素子上にそれぞれ同時に同一の光学
像を結像させるための光学系統と、上記第1及び第2の
CCD撮像素子の露光タイミングを夫々独立に制御する
ための露光制御手段と、上記第1及び第2CCD撮像素
子からの各露光出力に応答し第1及び第2ビデオ信号を
出力するビデオ信号出力手段と、上記第1ビデオ信号を
1フィールド走査時間分だけ時間遅延させ遅延第1ビデ
オ信号を得るための遅延手段と、上記第2ビデオ信号及
び上記遅延第1ビデオ信号に応答し上記第2ビデオ信号
の各フィールド信号と上記遅延第1ビデオ信号の各フィ
ールド信号とを選択的に合成し合成ビデオ信号を出力す
る信号合成手段とを備えた点にある。
The feature of the present invention for achieving the above object is to measure a two-dimensional flow velocity of a flow field based on a television image signal of the flow field visualized by injecting a tracer. A television camera for use in operating the first and second CCD image pickup devices and the first and second CCD image pickup devices at the same time by capturing the visualized desired flow field from a predetermined visual field. An optical system for forming the same optical image, an exposure control means for independently controlling the exposure timings of the first and second CCD image pickup devices, and an exposure control means for controlling the exposure timing of the first and second CCD image pickup devices. Video signal output means for outputting the first and second video signals in response to each exposure output, and for obtaining the delayed first video signal by delaying the first video signal by one field scanning time Delay means, responsive to the second video signal and the delayed first video signal, selectively synthesize the field signals of the second video signal and the field signals of the delayed first video signal to produce a synthesized video signal. And a signal synthesizing means for outputting.

【0005】[0005]

【作用】光学系統によって、第1及び第2のCCD撮像
素子上には、全く同一の所要の視野像が結像され、この
視野像が、露光制御手段によって定められるシャッタ時
間だけ露光される。この結果得られる第1及び第2ビデ
オ信号のうちの一方のビデオ信号である第1ビデオ信号
は、1フィールド走査時間に相応する時間だけ、他方の
ビデオ信号である第2ビデオ信号より遅延せしめられ
る。この結果、第2ビデオ信号よりも1フィールド走査
時間だけ遅れた遅延第1ビデオ信号が得られる。信号合
成手段は、例えば、遅延第1ビデオ信号の奇数フィール
ド成分と第2ビデオ信号の奇数フィールド成分とを合成
し、又は遅延第1ビデオ信号の偶数フィールド成分と第
2ビデオ信号の偶数フィールド成分とを合成し、合成さ
れた各フレーム信号から成るビデオ信号が合成ビデオ信
号として出力することができる。
By the optical system, exactly the same required field image is formed on the first and second CCD image pickup devices, and this field image is exposed for the shutter time determined by the exposure control means. The first video signal, which is one of the resulting first and second video signals, is delayed from the second video signal, which is the other video signal, by a time corresponding to one field scanning time. .. As a result, the delayed first video signal delayed by one field scanning time from the second video signal is obtained. The signal synthesizing means synthesizes the odd field component of the delayed first video signal and the odd field component of the second video signal, or the even field component of the delayed first video signal and the even field component of the second video signal, for example. Can be combined, and a video signal composed of the combined frame signals can be output as a combined video signal.

【0006】[0006]

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の一実施
例について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0007】図1は本発明によるビデオカメラ1の一実
施例を示すブロック図であり、光学系統2は、バックフ
ォーカスの長いレンズ3と、赤外線フィルタ4と、1:
1のキューブハーフミラー5と、ミラー4とが図示の如
く配置されて成り、被撮影部(図示せず)を所定の視野
で捉えた視野像が、レンズ3によって得られる。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a video camera 1 according to the present invention. An optical system 2 includes a lens 3 having a long back focus, an infrared filter 4, and 1 :.
A cube half mirror 5 of No. 1 and a mirror 4 are arranged as shown in the figure, and a field image of a subject (not shown) in a predetermined field of view is obtained by the lens 3.

【0008】視野像はハーフミラー5を介して第1CC
D撮像素子7上に結像すると共に、視野像はハーフミラ
ー5及びミラー6によって第2CCD撮像素子8上にも
結像される構成となっている。すなわち、図1から判る
ように、第1及び第2CCD撮像素子7,8上には実質
的に同一の視野像が結像されることになる。
The field-of-view image is transmitted through the half mirror 5 to the first CC
A field image is formed on the D image pickup device 7 and also on the second CCD image pickup device 8 by the half mirror 5 and the mirror 6. That is, as can be seen from FIG. 1, substantially the same visual field images are formed on the first and second CCD image pickup devices 7 and 8.

【0009】第1及び第2CCD撮像素子における露光
時間を制御するため、信号発生器9からのタイムベース
信号TBに応答しシャッタ制御を行なうための露光制御
回路10が設けられている。露光制御回路10におい
て、11は第1CCD撮像素子7の露光タイミングを定
めるための第1制御信号R1を出力する第1制御信号発
生回路、12は第2CCD撮像素子8の露光タイミング
を定めるための第2制御信号R2を出力する第2制御信
号発生回路、13は第1制御信号R1に応答し第1CC
D撮像素子7の露光タイミング、すなわちシャッタタイ
ミングを定めるための第1シャッタ回路、14は第2制
御信号R2に応答し第2CCD撮像素子8の露光タイミ
ング、すなわちシャッタタイミングを定めるための第2
シャッタ回路である。
To control the exposure time in the first and second CCD image pickup devices, an exposure control circuit 10 for controlling the shutter in response to the time base signal TB from the signal generator 9 is provided. In the exposure control circuit 10, 11 is a first control signal generation circuit that outputs a first control signal R1 for determining the exposure timing of the first CCD image pickup device 7, and 12 is a first control signal generation circuit for determining the exposure timing of the second CCD image pickup device 8. A second control signal generation circuit that outputs a second control signal R2, and a first CC that responds to the first control signal R1
The first shutter circuit for determining the exposure timing of the D image pickup device 7, that is, the shutter timing, and the second shutter circuit 14 for determining the exposure timing of the second CCD image pickup device 8, that is, the shutter timing, in response to the second control signal R2.
It is a shutter circuit.

【0010】上記説明から判るように、露光制御回路1
0は、第1及び第2CCD撮像素子7,8の露光制御を
夫々独立して行なうことができ、第1シャッタ回路から
の第1撮像信号F1は第1ビデオ回路15に入力され、
第2シャッタ回路14からの第2撮像信号F2は第2ビ
デオ回路16に入力されている。
As can be seen from the above description, the exposure control circuit 1
0 can independently control the exposure of the first and second CCD image pickup devices 7 and 8, and the first image pickup signal F1 from the first shutter circuit is input to the first video circuit 15.
The second image pickup signal F2 from the second shutter circuit 14 is input to the second video circuit 16.

【0011】同期信号発生回路17は、第2制御信号R
2に応答し、NTSC方式のビデオ信号を構成するのに
必要な同期信号を発生するための回路であり、同期信号
発生回路17からの同期信号SYは第1及び第2ビデオ
回路15,16に夫々入力されている。第1及び第2ビ
デオ回路15,16は、入力される各撮像信号F1,F
2に基づいて、対応するNTSC方式の第1ビデオ信号
VS1及び第2ビデオ信号VS2を出力するための公知
の回路である。
The synchronization signal generating circuit 17 has a second control signal R
2 is a circuit for generating a sync signal necessary for forming an NTSC video signal in response to the step 2. The sync signal SY from the sync signal generation circuit 17 is supplied to the first and second video circuits 15 and 16. Each has been entered. The first and second video circuits 15 and 16 receive the input image pickup signals F1 and F, respectively.
2 is a known circuit for outputting the corresponding NTSC system first video signal VS1 and second video signal VS2 based on H.2.

【0012】第1ビデオ信号VS1は、タイムベース信
号TB及び同期信号SYが入力されている遅延回路18
に入力され、ここで、1フィールド走査期間、すなわち
1/60秒の遅延時間が与えられ、第1ビデオ信号VS
1よりも1/60秒だけ遅延した遅延第1ビデオ信号D
VS1が出力される。
The first video signal VS1 is a delay circuit 18 to which the time base signal TB and the synchronizing signal SY are input.
Where a delay time of 1 field scanning period, that is, 1/60 seconds, is given to the first video signal VS.
Delayed first video signal D delayed by 1/60 seconds from 1
VS1 is output.

【0013】遅延第1ビデオ信号DVS1及び第2ビデ
オ信号VS2は合成回路19に入力され、ここで、遅延
第1ビデオ信号DVS1の奇数フィールド信号成分とこ
れに対応する第2ビデオ信号VS2の奇数フィールド信
号成分とが合成されて1つのフレームを構成する奇数フ
レーム信号、又は、遅延第1ビデオ信号DVS1の偶数
フィールド信号成分とこれに対応する第2ビデオ信号V
S2の偶数フィールド信号とが合成されて1つのフレー
ムを構成する偶数フレーム信号のいずれかが得られ、こ
れらの信号は、合成ビデオ信号OSとして出力端子20
に出力される。
The delayed first video signal DVS1 and the second video signal VS2 are input to the synthesizing circuit 19, where the odd field signal component of the delayed first video signal DVS1 and the corresponding odd field of the second video signal VS2. An odd frame signal which is combined with the signal component to form one frame, or an even field signal component of the delayed first video signal DVS1 and the corresponding second video signal V
The even field signal of S2 is combined to obtain one of the even frame signals forming one frame, and these signals are output to the output terminal 20 as the combined video signal OS.
Is output to.

【0014】図2には、遅延回路18の詳細ブロック図
が示されている。
A detailed block diagram of the delay circuit 18 is shown in FIG.

【0015】遅延回路18について説明すると、遅延さ
れるべき第1ビデオ信号VS1は、同期信号分離回路2
1に入力され、ここで同期信号が分離され、同期信号の
取り除かれた画像信号S1はアナログ−ディジタル変換
器(A/D)22に入力される。符号23で示されるの
は、タイムベース信号TBを分周してクロックパルスC
Kを出力する分周回路であり、アナログ−ディジタル変
換器22はこのクロックパルスCKを受け取っており、
アナログ信号である入力画像信号S1をディジタル信号
に変換し、ディジタル画像信号DS1として出力する。
Describing the delay circuit 18, the first video signal VS1 to be delayed is the sync signal separation circuit 2.
1, the sync signal is separated therefrom, and the image signal S1 from which the sync signal is removed is input to the analog-digital converter (A / D) 22. Reference numeral 23 indicates that the clock pulse C is obtained by dividing the time base signal TB.
It is a frequency dividing circuit that outputs K, and the analog-digital converter 22 receives this clock pulse CK,
The input image signal S1 which is an analog signal is converted into a digital signal and output as a digital image signal DS1.

【0016】ディジタル画像信号DS1は、同期信号S
Yに含まれている垂直同期信号VSYに応答して作動す
るスイッチ回路24に入力されている。スイッチ回路2
4は、垂直同期信号VSYの垂直同期パルスが入力され
る毎に、その入力された信号がそれまでに出力されてい
た出力24a又は24bとは反対の出力から出力するよ
うに切り換えられる構成である。図示の実施例では、ス
イッチ回路24の上述の構成により、奇数フィールド信
号が出力線24aに出力され、偶数フィールド信号が出
力線24bに出力されるように設定されており、奇数フ
ィールド信号はランダムアクセスメモリ(RAM)25
の入出力部(I/O)25aに入力され、偶数フィール
ド信号はランダムアクセスメモリ(RAM)26の入出
力部26aに入力されている。
The digital image signal DS1 is a synchronizing signal S
It is input to the switch circuit 24 which operates in response to the vertical synchronizing signal VSY included in Y. Switch circuit 2
4 is a configuration in which each time a vertical synchronizing pulse of the vertical synchronizing signal VSY is input, the input signal is switched to output from an output opposite to the output 24a or 24b which has been output until then. .. In the illustrated embodiment, the switch circuit 24 is configured so that the odd field signal is output to the output line 24a and the even field signal is output to the output line 24b, and the odd field signal is randomly accessed. Memory (RAM) 25
Input / output unit (I / O) 25a, and the even field signal is input to the input / output unit 26a of the random access memory (RAM) 26.

【0017】RAM25,26への書き込み、読み出し
のためのアドレスデータを発生させるため、クロックパ
ルスCKを計数し垂直同期信号VSYによってリセット
されるカウンタ27が設けられている。カウンタ27の
計数値を示すデータがアドレスデータADとしてRAM
25,26に与えられており、スイッチ回路24から入
力されるディジタル信号DS1がアドレスデータADに
よって指定されるアドレスにストアされる。
A counter 27 is provided which counts clock pulses CK and is reset by the vertical synchronizing signal VSY in order to generate address data for writing and reading in the RAMs 25 and 26. The data indicating the count value of the counter 27 is the RAM as the address data AD.
25 and 26, the digital signal DS1 input from the switch circuit 24 is stored at the address designated by the address data AD.

【0018】RAM25,26に上述の如くしてストア
されたディジタル画像信号DS1は、垂直同期信号VS
Yに応答して交互に読み出され、対応する入出力部25
a,26aを介してスイッチ回路28に入力される。ス
イッチ回路28は、垂直同期信号VSYが入力される毎
に、入力28a,28bのうちのいずれか一方に与えら
れている信号を交互に選択し、選択された信号は、クロ
ックパルスCKに応答して作動するディジタル−アナロ
グ変換器(D/A)29において相応するアナログ信号
に変換される。
The digital image signal DS1 stored in the RAMs 25 and 26 as described above is the vertical synchronizing signal VS.
It is read out alternately in response to Y, and the corresponding input / output unit 25
It is input to the switch circuit 28 via a and 26a. Each time the vertical synchronizing signal VSY is input, the switch circuit 28 alternately selects the signal applied to either one of the inputs 28a and 28b, and the selected signal responds to the clock pulse CK. It is converted into a corresponding analog signal in a digital-analog converter (D / A) 29 which operates as a unit.

【0019】ディジタル−アナログ変換器29からの出
力は、同期信号SYが入力されている同期信号付加回路
30に入力され、所要の同期信号が付加され、NTSC
方式のビデオ信号とされる。この信号は、RAM25及
び26によって1フィールド走査時間分、すなわち1/
60秒の遅延時間が与えられたこととなり、遅延第1ビ
デオ信号DVS1として出力される。
The output from the digital-analog converter 29 is input to the sync signal adding circuit 30 to which the sync signal SY is input, and the required sync signal is added to the NTSC signal.
It is used as a system video signal. This signal is sent by the RAMs 25 and 26 for one field scanning time, that is, 1 /
Since the delay time of 60 seconds has been given, the delayed first video signal DVS1 is output.

【0020】このように、本実施例では、垂直同期信号
を用いてスイッチ回路24により第1ビデオ信号VS1
の奇数フィールド信号成分と偶数フィールド信号成分と
を分離してRAM25,26内に交互にストアし、1/
60秒後にRAM25,26内のデータを交互に取り出
して、スイッチ回路28で再び元の状態に戻し、所要の
同期信号を付加して、第1ビデオ信号VS1よりも1/
60秒だけ遅延した遅延第1ビデオ信号DVS1を得る
ことができるものである。しかし、この所要の遅延は、
図2に示した構成によらず、適宜の別の回路等を用いて
実現してもよいことは勿論である。
As described above, in this embodiment, the switch circuit 24 uses the vertical synchronizing signal to output the first video signal VS1.
The odd field signal component and the even field signal component of are separated and stored alternately in the RAMs 25 and 26,
After 60 seconds, the data in the RAMs 25 and 26 are alternately taken out, returned to the original state by the switch circuit 28, a required synchronization signal is added, and 1 / th of the first video signal VS1 is added.
The delayed first video signal DVS1 delayed by 60 seconds can be obtained. But this required delay is
It goes without saying that the configuration may be realized by using another appropriate circuit or the like instead of the configuration shown in FIG.

【0021】図3は合成回路19の構成を示すブロック
図であり、遅延第1ビデオ信号DVS1又は第2ビデオ
信号VS2のいずれか一方を選択するアナログスイッチ
31を有している。アナログスイッチ31の切換制御の
ための信号として、垂直同期信号VSYに応答して作動
するフリップ・フロップ32のQ出力が与えられてお
り、垂直同期信号VSYの垂直同期パルスの印加毎にQ
出力のレベルが反転し、Q出力のレベルが「H」の場合
に遅延第1ビデオ信号DVS1が選択され、Q出力のレ
ベルが「L」の場合に第2ビデオ信号VS2が選択され
る。したがって、アナログスイッチ31によって、遅延
第1ビデオ信号DVS1の奇数フィールド信号成分と第
2ビデオ信号DVS2の奇数フィールド信号成分とを交
互に取り出した場合には奇数フレーム信号が得られ、こ
れが合成ビデオ信号となる。また、アナログスイッチ3
1によって、遅延第1ビデオ信号DVS1の偶数フィー
ルド信号成分と第2ビデオ信号DVS2の偶数フィール
ド信号成分とを交互に取り出した場合には偶数フレーム
信号が得られ、これが合成ビデオ信号となる。奇数フレ
ーム信号又は偶数フレーム信号のいずれを取り出すよう
にするのかは、例えばフリップ・フロップ32の初期設
定状態を適宜に選択することによって容易に定めること
ができる。アナログスイッチ31によって選択されたい
ずれかのビデオ信号は、出力回路33を介して合成ビデ
オ信号として外部へ取り出される。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the synthesizing circuit 19, which has an analog switch 31 for selecting either the delayed first video signal DVS1 or the second video signal VS2. As a signal for switching control of the analog switch 31, a Q output of a flip-flop 32 that operates in response to the vertical synchronizing signal VSY is given, and Q is applied every time a vertical synchronizing pulse of the vertical synchronizing signal VSY is applied.
When the output level is inverted and the Q output level is "H", the delayed first video signal DVS1 is selected, and when the Q output level is "L", the second video signal VS2 is selected. Therefore, when the analog switch 31 alternately takes out the odd field signal component of the delayed first video signal DVS1 and the odd field signal component of the second video signal DVS2, an odd frame signal is obtained, which is the composite video signal. Become. Also, analog switch 3
According to 1, when the even field signal component of the delayed first video signal DVS1 and the even field signal component of the second video signal DVS2 are alternately taken out, an even frame signal is obtained, and this becomes a composite video signal. Whether to take out the odd-numbered frame signal or the even-numbered frame signal can be easily determined by, for example, appropriately selecting the initial setting state of the flip-flop 32. One of the video signals selected by the analog switch 31 is taken out as a composite video signal via the output circuit 33.

【0022】次に、このビデオカメラ1の動作について
図4及び図5を参照しながら説明する。
Next, the operation of the video camera 1 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

【0023】ビデオカメラ1は、CCDシャッタ方式の
カメラであり、このシャッタ制御のための第1制御信号
R1及び第2制御信号R2は、図4の(a),(b)に
夫々示される如く、露光タイミングがずれているが共通
露光タイミングが生じるようにシャッタ制御される。
The video camera 1 is a CCD shutter type camera, and the first control signal R1 and the second control signal R2 for shutter control are as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), respectively. The shutter is controlled so that the common exposure timing is generated although the exposure timing is shifted.

【0024】図示の実施例では、第1制御信号R1は時
刻t=t0において「H」レベルとなり、それより時間
T1経過後のt=t1において「L」レベルとなる信号
であり、t0<t<t1の期間だけ第1CCD撮像素子
7のシャッタを開状態に制御する。
In the illustrated embodiment, the first control signal R1 is an "H" level at time t = t0, and is an "L" level at time t = t1 after a lapse of time T1, from which t0 <t. The shutter of the first CCD image pickup device 7 is controlled to be in the open state only for the period of <t1.

【0025】一方、第2制御信号R2は時刻t=t0に
おいて「H」レベルとなり、それより時間T1経過後の
t=t1においてもなお「H」レベル状態を保持し、t
=t1から時間T2経過したt=t2において「L」レ
ベルとなる信号である。この結果、第2CCD撮像素子
8のシャッタは、t0<t<t2の期間だけ解放され
る。
On the other hand, the second control signal R2 becomes the "H" level at the time t = t0, and after the time T1 has elapsed, the second control signal R2 still maintains the "H" level state at t = t1,
Is a signal that becomes the “L” level at t = t2 when a time T2 has elapsed from = t1. As a result, the shutter of the second CCD image pickup device 8 is released only during the period of t0 <t <t2.

【0026】上記説明から判るように、t0からt1ま
での時間T1は、第1及び第2CCD撮像素子7,8が
両方共露光状態とされるが、第2CCD撮像素子8は、
更に、t1からt2までの時間T2も露光状態とされ
る。すなわち、CCD撮像素子7,8における各露光タ
イミングは、時間的にずらされており、且つ共通な露光
タイミング(t0<t<t1)を含むように設定されて
いる。
As can be seen from the above description, both the first and second CCD image pickup devices 7 and 8 are exposed during the time T1 from t0 to t1, but the second CCD image pickup device 8 is
Further, the time T2 from t1 to t2 is also in the exposure state. That is, the exposure timings of the CCD image pickup devices 7 and 8 are set to be temporally shifted and include a common exposure timing (t0 <t <t1).

【0027】このような関係にある2つの第1,第2ビ
デオ信号VS1,VS2のうち、第1ビデオ信号VS1
は、遅延回路18によって1/60秒だけ遅延せしめら
れ、合成回路19において、1/60秒の時間のずれを
有する2つのビデオ信号の奇数フィールド信号成分同
志、又は偶数フィールド信号成分同志が合成されて1フ
レームのビデオ信号に合成される。
Of the two first and second video signals VS1 and VS2 having such a relationship, the first video signal VS1
Is delayed by 1/60 seconds by a delay circuit 18, and an odd field signal component or even field signal component of two video signals having a time shift of 1/60 second is combined by a combining circuit 19. Are combined into a one-frame video signal.

【0028】この結果、このビデオカメラ1を用いるこ
とにより、図3に示す如き、流体の流速分布計測システ
ム50を構成することができる。
As a result, by using this video camera 1, a fluid flow velocity distribution measuring system 50 as shown in FIG. 3 can be constructed.

【0029】この計測システム50は、透明ガラスから
成る水槽51内の流体52にナイロン12の粒子等の適
宜のトレーサ粒子53を注入することによって可視化さ
れている流体52の流れ場の様子を計測するためのシス
テムである。ビデオカメラ1では、この可視化された流
れ場の様子を、同一視野で、且つ露光タイミングが図4
に示された如くずれている2つのビデオ信号VS1,V
S2がまず作られる。これらの信号は、トレーサ52の
流跡像を示す2つの画像データである。
The measuring system 50 measures the flow field of the fluid 52 visualized by injecting appropriate tracer particles 53 such as particles of nylon 12 into the fluid 52 in the water tank 51 made of transparent glass. It is a system for. In the video camera 1, the visualized flow field is viewed in the same field of view and at the exposure timing shown in FIG.
Two video signals VS1 and V that are displaced as shown in FIG.
S2 is made first. These signals are two image data showing the trace image of the tracer 52.

【0030】ビデオカメラ1は、これら2つのビデオ信
号VS1,VS2から、流跡像の変化を読み取ることの
できる合成されたビデオ信号、すなわち前述の奇数フレ
ーム信号あるいは偶数フレーム信号が、合成ビデオ信号
OSとして出力される。
In the video camera 1, the composite video signal which can read the change of the trace image from the two video signals VS1 and VS2, that is, the above-mentioned odd frame signal or even frame signal is composed video signal OS. Is output as.

【0031】合成ビデオ信号OSは、コンピュータ54
に入力され、そのメモリ55にストアされている解析プ
ログラムにより、合成ビデオ信号OSの各フレーム信号
により示される流跡像における流跡像の各重心位置の移
動ベクトルを計算することにより、流体52の2次元の
流速分布を計算することができる。
The composite video signal OS is stored in the computer 54.
To the fluid 52 by calculating the movement vector of each barycentric position of the trace image in the trace image indicated by each frame signal of the synthetic video signal OS by the analysis program input to the memory 55. A two-dimensional flow velocity distribution can be calculated.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明によれば、それぞれが適宜の露光
タイミングで得られた2つのフィールドビデオ信号を同
一CCDビデオカメラ上で得、1フレームのビデオ信号
に合成することができるので、2つのビデオカメラを用
いる場合に同一の視野を得るために必要とされていた硬
度の熟練を必要とする光学系のセッティングが不要とな
ると共に、例えばビデオテープレコーダの如き、オフラ
イン計測時における画像の記録デバイスも1台で済み、
再生時の画像の管理もコマ合わせが不要なことから非常
に容易になる。
According to the present invention, two field video signals obtained at appropriate exposure timings can be obtained on the same CCD video camera and combined into one frame video signal. When a video camera is used, the setting of an optical system which requires the skill required for obtaining the same field of view becomes unnecessary, and an image recording device at the time of off-line measurement such as a video tape recorder. Also one is enough,
Image management during playback is also extremely easy because no frame matching is required.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるビデオカメラの一実施例を示すブ
ロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a video camera according to the present invention.

【図2】図1の遅延回路の詳細ブロック図。FIG. 2 is a detailed block diagram of the delay circuit shown in FIG.

【図3】図1の合成回路の詳細ブロック図。FIG. 3 is a detailed block diagram of the synthesis circuit of FIG.

【図4】図1のビデオカメラの作動を説明するための波
形図。
4 is a waveform diagram for explaining the operation of the video camera of FIG.

【図5】図1のビデオカメラを用いて構成した流体速度
分布計測システムの一例を示す概略構成図。
5 is a schematic configuration diagram showing an example of a fluid velocity distribution measuring system configured using the video camera of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ビデオカメラ 2 光学系統 7 第1CCD撮像素子 8 第2CCD撮像素子 10 露光制御回路 15 第1ビデオ回路 16 第2ビデオ回路 18 遅延回路 19 合成回路 F1 第1撮像信号 F2 第2撮像信号 VS1 第1ビデオ信号 VS2 第2ビデオ信号 DVS1 遅延第1ビデオ信号 OS 合成ビデオ信号 1 Video Camera 2 Optical System 7 First CCD Image Sensor 8 Second CCD Image Sensor 10 Exposure Control Circuit 15 First Video Circuit 16 Second Video Circuit 18 Delay Circuit 19 Synthesis Circuit F1 First Image Signal F2 Second Image Signal VS1 First Video Signal VS2 Second video signal DVS1 Delayed first video signal OS Composite video signal

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 トレーサを注入することによって可視化
された流れ場のテレビジョン画像信号に基づき該流れ場
の2次元の流速を計測するのに用いるためのテレビカメ
ラであって、第1及び第2のCCD撮像素子と、可視化
された所望の流れ場を所定の視野で捉え上記第1及び第
2のCCD撮像素子上にそれぞれ同時に同一の光学像を
結像させるための光学系統と、前記第1及び第2のCC
D撮像素子の露光タイミングを夫々独立に制御するため
の露光制御手段と、前記第1及び第2CCD撮像素子か
らの各露光出力に応答し第1及び第2ビデオ信号を出力
するビデオ信号出力手段と、前記第1ビデオ信号を1フ
ィールド走査時間分だけ時間遅延させ遅延第1ビデオ信
号を得るための遅延手段と、前記第2ビデオ信号及び前
記遅延第1ビデオ信号に応答し前記第2ビデオ信号の各
フィールド信号と前記遅延第1ビデオ信号の各フィール
ド信号とを選択的に合成し合成ビデオ信号を出力する信
号合成手段とを備えたことを特徴とする流速計測システ
ム用テレビカメラ。
Claim: What is claimed is: 1. A television camera for use in measuring a two-dimensional flow velocity of a flow field based on a television image signal of the flow field visualized by injecting a tracer. , An optical for capturing the same desired optical image on the first and second CCD image pickup devices and the first and second CCD image pickup devices at the same time by capturing the visualized desired flow field in a predetermined visual field. System and the first and second CCs
Exposure control means for independently controlling the exposure timing of the D image pickup device, and video signal output means for outputting the first and second video signals in response to the respective exposure outputs from the first and second CCD image pickup devices. A delay means for delaying the first video signal by one field scanning time to obtain a delayed first video signal, and a delay means for responding to the second video signal and the delayed first video signal. A television camera for a flow velocity measuring system, comprising: a signal synthesizing unit that selectively synthesizes each field signal and each field signal of the delayed first video signal to output a synthesized video signal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9162991B2 (en) 2007-05-29 2015-10-20 University Of Ottawa Cinnamoyl inhibitors of transglutaminase

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