RU1806445C - Способ измерени координат центра т жести изображени и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Использование: техника телевидени  дл  определени  энергетического центра т жести изображени . Сущность изобретени : устройство , реализующее способ измерени  координат центра т жести изображени , содержит телевизионную камеру, аналого-циф- ровой преобразователь, сумматор, регистр хранени  кодов, блок кодов, блок пам ти, перемножитель , блоки накоплени , синхрогене- ратор, блок управлени , блок накоплени , делитель кодов, регистры хранени  кодов, 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к технике телевидени  и может использоватьс  дл  определени  энергетического центра т жести светового импульсного изображени .

Цель изобретени  - сокращение времени измерени  координат центра т жести.

На фиг. 1 приведена структурна  электрическа  схема устройства измерени  координат центра т жести изображени ; на фиг. 2 - блок управлени ; на фиг. 3 - формирователь строба; на фиг. 4 - временные диаграммы , по сн ющие работу устройства.

Устройство измерени  координат центра т жести (фиг. 1) содержит телевизионную камеру 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2. сумматор 3, регистр 4 хранени  кодов, блок 5 пам ти, блок 6 пам ти, перемножитель 7, блок 8 накоплени , блок 9 накоплени , синхрогенератор 10, блок 11 управлени , блок 12 накоплени , делитель 13 кодов, регистр 14 хранени  кодов, регистр 15 хранени  кодов. Блок 11 управлени  (фиг. 2) содержит элемент И 16, одновибратор 17, элемент ИЛИ 18, триггер 19, инвертор 20, элемент И 21, элемент И 22, элемент И 23, блок 24 задержки, счетчик 25, блок 26 задержки, элемент ИЛИ 27, элемент

И 28, элемент И 29, элемент ИЛИ 30, счетчик 31, одновибратор 32, элемент И 33, делитель 34, блок задержки, формирователь 36, элемент И 37, элемент ИЛИ 38, элемент И 39, блок 40 задержки, элемент ИЛИ 41, блок 42 задержки, инвертор 43, одновибратор 44. триггер 45, формирователь 46 строба, формирователь 46 строба (фиг. 3), содержит одновибратор 47, инвертор 48, инвертор 49, одновибратрр 50, счетчики 51, 52, 53, 54, одновибраторы 55, 56, 57, 58, триггер 59, счетчик 6.0, элемент И 61, элемент И 62, элемент И 63, элемент И 64.

Способ измерени  координат центра т жести изображени  осуществл етс  следующим образом. Первоначально исходное оптическое изображение преобразуетс  в стандартный телевизионный растровый видеосигнал . Затем, после равномерной дискретизации каждой строки растра и квантовани  амплитуд отсчетов дискретизации , производитс  определение координат по формулам:

СЛ

С

00

о о

4

fr

со

V -.-т

I k

2, uik

i k

Y

St ZUikj

- ь...

i1 Uik

kI

где X и Y - горизонтальна  и вертикальна  координаты центра т жести; Uik - амплитуда отсчетов дискретизации; I - пор дковый номер отсчета вдоль строки растра; k - номер строки растра.

Последовательность выполнени  операци  вычислени  координат по этим формулам следующа . Во врем  формировани  видеосигнала производитс  суммирование амплитуд отсчетов по двум взаимно перпендикул рным направлени м растра: по каждой строке k по каждому номеру I согласно формулам:

Uk У) Uik (1), Ui - |)Jik

(2)

Значени  Uk запоминаютс  во врем  обратного хода строки в  чейке пам ти под соответствующим номером k, а значени  Ui постепенно накапливаютс  в  чейках, пам - и под соответствующим номером i и окончательно запоминаютс  по окончании пр мого хода кадровой развертки,

В результате проведенного суммировани  образуютс  два дискретизированных видеосигнала, отсчеты которого хран тс  в  чейках пам ти, общее количество которых составл ет сумму k + i. Если разр дность квантовани  равна т,, то полна  разр дность каждой  чейки пам ти определ етс  при максимальном значении k I

п m + logi k

Следующей операцией способа, производимой во врем  обратного хода кадровой развертки,  вл етс  вычисление координат центров т жести этих двух видеосигналов по формулам:

X

Y

Ј Ui/ЈU,(3) (4)

Координату X определ ют путем последовательного умножени  результатов суммировани  Ui: на соответствующее значение числа I с последующим накоплением результатов умножени . Одновременно с этим процессом производитс  второе по счету накопление значений Ui дл  получени  суммарной амплитуды всех отсчетов дискретизации растра. Последней операцией способа  вл етс  деление результатов накоплени  согласно формуле (3).

Определение координаты Y производитс  аналогично, за исключением того, что накапливаютс  результаты умножени  Uk на соответствующий номер k строки. Вычисление координат по формулам (3) и (4) может производитьс  как последовательно, так и параллельно. В последнем случае в два раза

сокращаетс  используемое врем  обратного хода кадровой развертки.

Устройство измерени  координат центра т жести изображени  работает следующим образом.

Входное изображение проецируетс  на фоточувствительную поверхность преобразовател  свет-сигнал телевизионной камеры 1, Сигнал изображени  с выхода камеры

0 поступает на сигнальный вход АЦП 2, на управл ющий вход которого поступают с синхрогенератора 10 тактовые импульсы дл  отсчетов видеосигнала растра (фиг. 4, б). Управление работой камеры 1 осуществл 5 етс  синхрогенератором 10,

Коды отсчетов АЦП 2 во врем  пр мого хода кадровой развертки подвергаютс  одновременно двум операци м суммировани , которые соответствуют вычислени м

0 по формулам (1) и (2) способа. Результаты первого суммировани  (1) поступают по окончании пр мого хода очередной строки с выхода блока 9 накоплени  в  чейку блока 6, номер которой соответствует номеру k

5 этой строки. Результаты второго суммировани  (2) с выхода сумматора 3 поступают после прохождени  регистра 4 хранени  ко, да в  чейку пам ти блока 5, номер которой соответствует пор дковому номеру отсчета

0 | вдоль строки. Значени  кодов отсчетов, которые заполн ют  чейку пам ти блоков 6 и 5 по окончании пр мого хода кадровой развертки,  вл ютс  соответственно первыми вторым дискретизированными видео5 сигналами, координаты центров т жести которых идентичны по величине соответственно вертикальной Y и горизонтальной X координатам центра т жести входного изображени . Эти координаты определ ютс 

0 во врем  обратного хода кадровой развертки последовательно сначала Y, а затем X.

Образование кода одного отсчета этих видеосигналов производитс  следующим образом. Дл  первого видеосигнала в тече5 ние времени пр мого хода очередной строки растра блок 9, предварительно обнуленный во врем  . tn обратного хода предыдущей строки (фиг. 4, с), суммирует коды отсчетов АЦП 2, получа  после поступ0 лени  очередного кода импульсы записи во врем  ts (фиг. 4, з) по входу записи с шестого выхода блока 11. При этом информаци  на выходе блока 9 увеличивает свое значение за врем  ц (фиг. 4 м). Режимы работы блоков

5 5 и 6 при вычислении X  вл ютс  соответственно обращение (фиг. 4, д) и хранение (фиг. 4, л), а при вычислении Y режимы работы этих блоков мен ютс  на противоположные. Определение, например.координаты Y, производитс  следующим образом. После

прихода кадрового гас щего импульса (фиг. 4, г) дев тый выход блока 11 устанавливает высокий потенциал на входе р блока 6, перевод  его в режим считывани  информации (фиг. 4, н). Одновременно с этим на второй вход перемножител  7 кодов и адресный вход блока 6 с седьмого выхода блока 11 поступает код, величина которого измен етс  от 1 до 512. Врем   одного изменени  соответствует ti (фиг. 4 е). Через вре- м  t (фиг. 4, о) из соответствующей  чейки блока 6 код отсчета первого видеосигнала поступает одновременно на второй вход блока 7 и вход блока 8 накоплени . Затем через врем  ts (фиг. 4 п) импульсов с четвер- того выхода блока 11 производитс  запись содержимого  чейки пам ти в регистры блоков 8 и 7 и с некоторой задержкой - запись результата перемножени  кодов в блок 12. После окончани  последовательного пере- множени  и накоплени  кодов в блоке 8 будет находитьс  дел итель, а в блоке 12 - делимое из формулы (4) способа. После окончани  накоплени  с третьего выхода блока 11 поступает импульс через врем  ш (фиг. 4, р) на вход блока. 13, который записывает значение делител  и делимого в регистр этого блока и затем запускает процесс делени , По окончании этого процесса через интервал времени, который задаетс  в блоке 11, следует импульс со второго выхода этого блока на запись результата делени  в выходной регистр 15. В конце цикла вычислений координаты Y следует импульс с п того выхода блока 11 (фиг. 4, с), который во врем  обнул ет блоки 4, 8, 9, 12 и 13.

Отличи , возникающие при вычислении значени  X по формуле (3) способа, заключаютс  в том, что запись результата делени  производитс  импульсом с первого выхода блока 11, поступающего в выходной регистр 14. Кроме этого, после записи очередного кода информаци  из блоков 5 или б в блоки 8 и. 7 с дес того выхода блока 11 следует через врем  ts (фиг. 4, к) импульс записи нулевого выходного числа регистра 4 в эту.  чейку пам ти, производ т тем самым последовательное обнуление  чеек сначала блока 6, а затем блока 5.

Блок 11 управлени  работает следую- щим образом.

Во врем  пр мого хода кадровой и строчной разверток счетчик 31, подсчитыва  тактовые импульсы, приход щие со второго входа блока 11 через элементы И 28 и ИЛИ 30, формирует адресное число, которое поступает непосредственно на двенадцатый выход блока 11 с задержкой ti (фиг. 4, е). Тактовые импульсы через элементы И 37 и ИЛИ 3.8 поступают в формирователь 36,

который осуществл ет задержку тактовых импульсов на врем  t3 (фиг. 4, з) и ts (фиг. 4, к) соответственно на дес том и шестом выходах блока 11. После прихода 512-го тактового импульса счетчик 31 своим потенциалом инверсного выхода закрывает элементы И 28 и И 29. Во врем  обратного хода строчных разверток счетчик 25, подсчитыва  строчные гас щие импульсы, приход щие с первого входа блока 11 через элемент И 16, и однрвибратор 17, формирует адресное число, которое через элемент ИЛИ 27 поступает на седьмой выход блока 11 с задержкой tg (фиг, 4 е). Импульс с выхода блока 17, пройд  элемент ИЛИ 18. возвращает в исходное состо ние триггер 19. пр мой выход которого низким потенциалом блокирует элемент И 22. Эти потенциалы триггера 19 также проход т соответственно на восьмой и одиннадцатый выходы блока 11. После прихода 512-го гас щего строчного импульса счетчик 25 низким потенциалом своего инверсного выхода блокирует элементы И 16 и И 28. Во врем  обратного хода кадровой развертки кадровый гас щий импульс, поступа  с 3-го входа блока 11, блокирует элементы И 28 и И 16, И 37 и формирователь 36, открывает элемент И 29, укорачиваетс  в одновибраторе 44, производит сброс счетчика 25, перево- диттриггер 19 в исходное состо ние, а триггер 45 переводит в инверсное состо ние, которое разрешает работу элементов И 21 и И 22, Кроме этого, кадровый гас щий импульс открывает элементы И 33 и И 39. Счетчик 31 после предварительного обнулени  импульсом с п того выхода блока 11, подсчитыва  тактовые импульсы, поступающие со второго входа блока 11 через элемент И

29. делитель 34, снижающий частоту следовани  тактовых импульсов и элемент ИЛИ

30. формирует адресное число, которое проходит элементы И 33 и ИЛИ 27 на выход блока 11 со временем задержки ti (фиг. 4, е). Импульс с выхода делител  34 после задержки на врем  ts (фиг. 4, п) в блоке 35 поступает на четвертый выход блока 11. В конце 512-го импульса счетчик 31 потенциалом своего инверсного выхода закрывает элемент 29 и формирует импульс в одновибраторе 32, который пройд  элемент И 39 и блок 26 задержки на врем  ti2 (фиг. 4, р) поступает на третий выход блока 11, а через блок 40 задержки на врем , необходимое дл  завершени  операции делени  в блоке 13, этот импульс далее проходит через элемент 41 и блок 42 задержки на врем  tn (фиг. 4, с), на п тый выход блока 11. Импульс с блока 42 обнул ет счетчик 31 и перебрасывает триггер 19 в инверсное состо ние после чего

работа блока 11 повтор етс . Процесс работы в блоке 11 заканчиваетс  после по влени  импульса на выходе элемента И 21, который возвращает триггер 45 в исходное состо ние, при котором блокируетс  работа элементов И 21 и И 22 и И 29. Новый цикл работы блока 11 начинаетс  после окончани  кадрового гас щего импульса. Формирователь 46 строба, вход щий в блок 11, формирует временное окно, при котором его выходной высокий потенциал разрешает работу элементов И 23 и И 37 в определенное , заданное заранее врем .

Формирователь 46 строба работает следующим образом. С приходом на третий вход блока 46 кадрового гас щего импульса одновибратор 50 формирует короткий импульс , который производит запись кодовых чисел в разр ды счетчиков 53 и 54 соответственно большее и меньшее по величине. После окончани  кадрового гас щего импульса инвертор .49 снимает блокировку элементов И 62 и 63. В результате этого выходные импульсы однрвибратора 47, которые формируютс  из строчных гас щих импульсов с первого входа блока 46, начинают поступать через элементы И 62 и И 64 на счетные входы счетчиков 53 и 54, Потенциал старшего разр дного выхода счетчика 54 после его переполнени  блокирует элемент И 64 и одновременно формирует импульс на выходе одновибратора 58, который устанавливает на пр мом выходе ТГ 60 высокий потенциал, поступающий на второй вход элемента И 61. В течение пр мого хода кадровой развертки передний фронт каждого строчного гас щего импульса, поступающего на первый вход блока 46, формирует короткий импульс на выходе одновибратора 47, который производит запись кодовых чисел в разр ды счетчиков 51 и 52, которые поступают соответственно с выхода преобразовател  66 кодов и непосредственно с четвёртого входа блока 46. Задний фронт каждого строчного гас щего импульса через инвертор 48 снимает блокировку элемента И 63, и тактовые импульсы второго, входа блока 46 начинают поступать через элементы И 63 и 65 на счетные входы счетчиков 51 и 52. Первым переполн етс  счетчик 51, в результате чего происходит блокировка элемента И 65 и образование импульса на выходе одновибратора 55, который мен ет состо ние триггера 59 на противоположное, при котором высокий потенциал его пр мого выхода проходит через элемент И 61 на выход блока 46.

Таким образом устанавливаетс  соответственно верхн   граница временного окна по кадру и лева  граница окна по строкам

кадра. Права  и нижн   границы окна образуютс  при переполнении соответственно счетчиков 52 и 53, в результате чего импульсы одновибраторов 56 и 57 возвращают

триггеры 59 и 60 в исходное состо ние, а на выходе элемента И 61 и формировател  46 строба возникает низкий потенциал. Алгоритм работы преобразовател  66 кодов заключаетс  в инвертировании входного кода,

т.е. NBbix RBX. Такой алгоритм работы блока 66 обеспечивает пр моугольную форму окна используемого участка телевизионного изображени  с почти симметричным расположением этого окна относительно телерастра .

Формул а из. обретени  1. Способ измерени  координат центра т жести изображени , в котором изображение преобразуют в растровый видеосигнал, дискретизируют по строкам, формируют первый и второй дискретизированные видеосигналы путем соответственно первого суммировани  амплитуд всех отсчетов дискретизации видеосигнала отдельно каждой строки растра и второго суммировани  амплитуд отсчетов дискретизации видеосигналов растра с одинаковыми оординатами отсчетов вдоль каждой строки растра и определ ют две координаты центра т жести изображени  путем умножени  амплитуды каждого отсчета первого и второго дискре- тизированных видеосигналов соответственно на координатный номер

соответствующей отсчету строки и на координатный номер отсчета дискретизации вдоль строки растра, накапливают результаты умножени  отдельно по первому и второму дискретизированным видеосигналам и

дел т эти результаты накоплени  на суммарную амплитуду всех отсчетов дискретизации растрового видеосигнала, отличающийс  тем, что, с целью сокращени  времени измерений, первое и второе суммировани  провод т одновременно и в течение времени формировани  растрового видеосигнала, результаты первого суммировани  запоминают каждый раз по окончании очередного строчного видеосигнала

растра, а каждый предыдущий результат второго суммировани  запоминают на врем  пр мого и обратного хода строчной развертки и затем замен ют на последующий результат этого суммировани .

2. Устройство дл  измерени  координат центра т жести изображени , содержащее синхрогенератор и последовательно соединенные телевизионную камеру и аналого- цифровой преобразователь, управл ющий вход которого соединен с первым выходом

синхрогенератора, второй выход которого соединен с входом телевизионной камеры, а третий, четвертый и п тый выходы - соответственно с первым, вторым и третьим входами блока управлени , последовательно соединённые первый блок пам ти, первый блок накоплени  и делитель кодов, сумматор , второй блок накоплени  и последовательно соединенные перемножитель кодов и третий блок накоплени , выход которого соединен с информационными входами первого и второго регистров хранени  кода, входы записи которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управлени , третий выход которого соединен с управл ющим вхрдом делител  кодов, четвертый выход -. с входами записи первого и третьего блоковТнакоплени  и пере- множйтел  кодов, п тый выход- с входами обнулени  первого, второго и третьего блоков накоплени  и делител  кодов, шестой выход - со входом записи второго блока

накоплени , перва  группа выходов -с первыми информационными входами перемножител  кодов и с управл ющими входами первого блока пам ти, отличающеес 

тем, что введены последовательно соединенные третий регистр хранени  кодов, вход которого соединен с выходом сумматора, и второй блок пам ти, первые выходы которого соединены с выходами первого блока пам ти и вторыми информационными входами перемножител  кодов, а вторые выходы - с одними входами сумматора, другие входы которого соединены с выходами аналого- цифрового преобразовател  и входами второго блока накоплени , выходы которого соединены с входами первого блока пам ти, а управл ющие входы второго блока пам ти соединены с второй группой выходов блока управлени , п тый и шестой выходы которого соединены с входами соответственно об- нулени  и записи третьего регистра хранени  кодов.

фие.г

Ј7 Is

Фи. 4