RU2423016C1 - Method of electronic processing of photodetector signals in image formation and device for its realisation - Google Patents

Method of electronic processing of photodetector signals in image formation and device for its realisation Download PDF

Info

Publication number
RU2423016C1
RU2423016C1 RU2009147879/09A RU2009147879A RU2423016C1 RU 2423016 C1 RU2423016 C1 RU 2423016C1 RU 2009147879/09 A RU2009147879/09 A RU 2009147879/09A RU 2009147879 A RU2009147879 A RU 2009147879A RU 2423016 C1 RU2423016 C1 RU 2423016C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
processing
data
memory
processor
programmable logic
Prior art date
Application number
RU2009147879/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Иванович Кремис (RU)
Игорь Иванович Кремис
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН (ИФП СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН (ИФП СО РАН) filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН (ИФП СО РАН)
Priority to RU2009147879/09A priority Critical patent/RU2423016C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2423016C1 publication Critical patent/RU2423016C1/en

Links

Abstract

FIELD: information technologies. ^ SUBSTANCE: signals from a photodetector are transformed from an analogue form into a digital one and then processed. The treatment process is subdivided into an initial, an intermediate and a final stage. The first two are executed simultaneously. At the intermediate stage a processor accumulates full-format image arrays, and processing functions are executed over them. At the initial stage - EPLD is used to execute internal functions of image processing. Results are recorded in an intermediate memory with common address and data buses relative to the processor and EPLD, and into a television memory with individual address and data buses connected to EPLD. After processing with the processor, data arrays are sent into the main memory with individual address and data buses connected to EPLD, which store coefficients of uneven sensitivity correction, coefficients of dark background correction and data of defect elements. Using the processor, any specified main memory is addressed at any specified moment of time. At the final stage, using EPLD, the data with completed correction of uneven sensitivity and dark background correction is read from the television memory, and defect elements are replaced. Then the signal is converted into an analogue form. The device comprises ADC, EPLD, a processor, DAC. Units of initial and final processing are based on EPLD. A unit of intermediate processing is based on the processor. The latter is connected to the unit of initial processing by means of the intermediate memory with common address and data buses. The unit of initial processing is equipped with the main memory, connected to EPLD, with individual address and data buses, with quantity equal to quantity of variables used in processing logics. The processor is arranged with the possibility to address any main memory. The initial processing unit is connected to the final processing unit by means of the television memory connected to EPLD. ^ EFFECT: expansion of functional capabilities and increased indices of throughput capacity in processing of signals. ^ 16 cl, 1 dwg

Description

Изобретения относятся к технике формирования изображений, в частности, в тепловизионных системах при визуализации изображений объектов, регистрируемых многоэлементными фотоприемниками в ИК-диапазонах спектра, и предназначены для обработки сигналов матричных или линейчатых фотоприемников.The invention relates to techniques for imaging, in particular, in thermal imaging systems for visualizing images of objects recorded by multi-element photodetectors in the infrared ranges of the spectrum, and are intended for processing signals of matrix or line photodetectors.

Известен способ электронной обработки сигналов фотоприемника при формировании изображения (патент РФ № 2066057 на изобретение, МПК 6 H04N 5/33), заключающийся в том, что осуществляют формирование кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала для каждого фоточувствительного элемента фотоприемника; формирование кода коррекции чувствительности для каждого фоточувствительного элемента фотоприемника; прием подлежащего регистрации потока излучения. На фотоприемник осуществляют подачу первого опорного потока излучения при отсутствии приема подлежащего регистрации потока излучения с формированием и запоминанием электрического сигнала, вырабатываемого при реагировании на первый опорный поток излучения, и компенсацией фоновой составляющей сигнала фотоприемника при приеме подлежащего регистрации потока излучения путем суммирования электрического сигнала от регистрируемого потока излучения с электрическим сигналом, в отношении которого осуществлено запоминание. При этом в течение приема первого опорного потока излучения формируют и запоминают электрический сигнал компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала для каждого фоточувствительного элемента фотоприемника. Дополнительно, при отсутствии приема подлежащего регистрации потока излучения осуществляют подачу второго опорного потока излучения с формированием и запоминанием электрического сигнала коррекции чувствительности для каждого фоточувствительного элемента фотоприемника. При приеме подлежащего регистрации потока излучения одновременно с компенсацией фонового сигнала и дрейфа сигнала для каждого фоточувствительного элемента фотоприемника путем суммирования предварительно обработанного сигнала соответствующего элемента с сигналом компенсации его фонового сигнала, в отношении которого осуществлено запоминание, и дрейфа сигнала, осуществляют коррекцию чувствительности для каждого фоточувствительного элемента фотоприемника путем изменения амплитуды просуммированного сигнала для каждого фоточувствительного элемента в соответствии с сигналом коррекции его чувствительности, в отношении которого осуществлено запоминание.A known method of electronic processing of photodetector signals during image formation (RF patent No. 2066057 for the invention, IPC 6 H04N 5/33), which consists in the fact that the formation of the compensation code of the background signal and signal drift for each photosensitive element of the photodetector; generating a sensitivity correction code for each photosensitive element of the photodetector; reception of the radiation flux to be recorded. The first reference radiation stream is supplied to the photodetector when there is no reception of the radiation stream to be registered with the formation and storage of the electrical signal generated by responding to the first reference radiation stream, and the background component of the photodetector is compensated for when the radiation stream to be registered is received by summing the electric signal from the detected stream radiation with an electrical signal in respect of which the memorization is made. At the same time, during the reception of the first reference radiation flux, an electric signal for compensating the background signal and signal drift for each photosensitive element of the photodetector is formed and stored. Additionally, in the absence of reception of the radiation flux to be registered, a second reference radiation flux is supplied with the formation and storage of an electric sensitivity correction signal for each photosensitive element of the photodetector. When receiving the radiation flux to be registered simultaneously with the compensation of the background signal and signal drift for each photosensitive element of the photodetector by summing the pre-processed signal of the corresponding element with the compensation signal of its background signal, in relation to which the memorization was carried out, and the signal drift, sensitivity correction is performed for each photosensitive element photodetector by changing the amplitude of the summed signal for each photosensor an element in accordance with the correction signal of its sensitivity, in relation to which memorization has been made.

В способе величину первого опорного потока излучения устанавливают пропорционально величине потока внешнего фонового излучения.In the method, the magnitude of the first reference radiation flux is set in proportion to the magnitude of the external background radiation flux.

В способе при приеме первого опорного потока излучения, в течение которого формируют сигнал компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала в виде цифрового кода для каждого фоточувствительного элемента, считывают сигнал с элементов синхронно с последовательной выборкой адреса ячеек организуемой первой цифровой оперативной памяти, число ячеек которой выбирают равным числу фоточувствительных элементов фотоприемника, считывают по заданному адресу цифровой код, запоминают его и, преобразовав в аналоговое напряжение, суммируют с предварительно обработанным сигналом соответствующего фоточувствительного элемента, просуммированный сигнал сравнивают с нулевым напряжением, по результату сравнения уменьшают или увеличивают код, в отношении которого произведено запоминание, на единицу младшего разряда и записывают его в ту ячейку памяти, из которой он был считан. При приеме второго опорного потока излучения, в течение которого формируют сигнал коррекции чувствительности в виде цифрового кода для каждого фоточувствительного элемента, считывают сигнал с элементов фотоприемника синхронно с последовательной выборкой адреса ячеек первой цифровой оперативной памяти и организуемой второй цифровой оперативной памяти, число ячеек которой выбирают равным числу фоточувствительных элементов, 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 его помощью уменьшают или увеличивают по амплитуде просуммированный сигнал, который сравнивают с опорным напряжением, по результату сравнения уменьшают или увеличивают код, в отношении которого произведено запоминание, на единицу младшего разряда и записывают его в ту ячейку второй памяти, из которой он был считан. При приеме подлежащего регистрации потока излучения считывают сигнал с фоточувствительных элементов синхронно с последовательной выборкой адреса ячеек первой 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 обработанным сигналом соответствующего фоточувствительного элемента, одновременно считывают по тому же адресу цифровой код коррекции чувствительности из второй памяти и с его помощью уменьшают или увеличивают по амплитуде просуммированный сигнал.In the method, upon receiving the first reference radiation stream, during which the background signal compensation signal and signal drift signal are generated in the form of a digital code for each photosensitive element, the signal is read from the elements synchronously with a sequential sampling of the cell addresses of the first digital random access memory, the number of cells of which is chosen equal to the number of photosensitive elements of the photodetector, a digital code is read at a given address, it is stored and converted to an analog voltage, summed from Tel'nykh processed signal corresponding photosensitive member summed signal is compared with a zero voltage from the comparison result reduce or increase the code against which produced memorizing unit LSB and written in the memory location from which it was read. When a second reference radiation stream is received, during which a sensitivity correction signal is generated in the form of a digital code for each photosensitive element, the signal is read from the photodetector elements in synchronization with the sequential selection of the cell addresses of the first digital random access memory and the organized second digital random access memory, the number of cells of which is chosen equal to the number of photosensitive elements, the digital code for compensating the background signal and signal drift from the first memory is read at a given address and Having formed into an analog voltage, they are summed 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, stored and with its help the summed signal is reduced or increased in amplitude, which is compared with the reference voltage, and the result of the comparison is reduced or increase the code, in relation to which the memorization is made, by a unit of the least significant digit and write it in that cell of the second memory from which it was read. When receiving the radiation flux to be registered, the signal is read from the photosensitive elements in synchronization with the successive sampling of the addresses of the cells of the first and second memory, the digital code for compensating the background signal and the signal drift from the first memory is read at the given address, and converted to the analog voltage, they are summed with the pre-processed signal of the corresponding photosensitive element, at the same time, the digital sensitivity correction code is read at the same address from the second memory and with its help shayut or increase in amplitude summed signal.

К недостаткам приведенного способа относится узость функциональных возможностей и незначительная пропускная способность при обработке сигналов. Указанные недостатки обусловлены следующими причинами. Вычислительные действия при формировании кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала для каждого фоточувствительного элемента фотоприемника и формировании кода коррекции чувствительности для каждого фоточувствительного элемента фотоприемника основаны на применении аналоговых элементов, что в силу ограничения полосы пропускания цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и аналого-цифрового преобразователя (АЦП) существенно сужает возможные функции. Кроме того, способ не позволяет реализовать возможности искусственного восстановления сигналов с дефектных элементов, что является одной из важнейших особенностей обработки сигналов фотоприемника.The disadvantages of this method include the narrowness of functionality and low bandwidth when processing signals. These disadvantages are due to the following reasons. The computational actions when generating a compensation code for the background signal and signal drift for each photosensitive photodetector element and generating a sensitivity correction code for each photosensitive photodetector element are based on the use of analog elements, which, due to the limited bandwidth of the digital-to-analog converter (DAC) and analog-to-digital converter (ADC) ) significantly reduces the possible functions. In addition, the method does not allow to realize the possibility of artificial restoration of signals from defective elements, which is one of the most important features of signal processing of the photodetector.

Известно устройство электронной обработки сигналов фотоприемника при формировании изображения (патент РФ № 2066057 на изобретение, МПК: 6 H04N 5/33), выполненное в следующем составе. Оптико-механического блока с источниками первого и второго опорных излучений, оптически связанного с фотоприемником. Узла предварительной обработки сигнала, вход которого электрически связан с фотоприемником. Узла выборки адреса и синхронизации считывания сигналов с элементов фотоприемника, содержащего синхрогенератор тактовых импульсов, электрически связанный с фотоприемником, и адресного счетчика, с входом которого связан синхрогенератор. Узла формирования кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала для каждого фоточувствительного элемента фотоприемника, выполненного в составе блока оперативной памяти для хранения кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала, цифроаналогового преобразователя (ЦАП), реверсивного счетчика, сумматора, компаратора и шины с нулевым напряжением. При этом многоразрядный вход блока оперативной памяти для хранения кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала электрически связан с узлом выборки адреса и синхронизации считывания сигналов с элементов фотоприемника, а его многоразрядный выход - с многоразрядным входом реверсивного счетчика и ЦАП. Многоразрядный выход реверсивного счетчика подключен к многоразрядному входу ЦАП и многоразрядному выходу блока оперативной памяти для хранения кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала. Выход ЦАП подключен к одному из входов сумматора, второй вход которого соединен с выходом узла предварительной обработки сигнала. Выход сумматора соединен с одним из входов компаратора, второй вход которого подключен к шине с нулевым напряжением, а выход компаратора связан со вторым входом реверсивного счетчика. В устройстве выполнен также узел формирования кода коррекции чувствительности для каждого элемента фотоприемника в составе блока оперативной памяти для хранения кода коррекции чувствительности, второго ЦАП, второго реверсивного счетчика, усилителя, второго компаратора и источника опорного напряжения. При этом многоразрядный вход блока оперативной памяти для хранения кода коррекции чувствительности электрически связан с узлом выборки адреса и синхронизации считывания сигналов с элементов фотоприемника, а его многоразрядный выход - с многоразрядным входом второго реверсивного счетчика и второго ЦАП. Многоразрядный выход второго реверсивного счетчика подключен к многоразрядному входу второго ЦАП и многоразрядному выходу блока оперативной памяти для хранения кода коррекции чувствительности. Выход второго ЦАП подключен к одному из входов усилителя, второй вход которого соединен с выходом сумматора узла формирования кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала. Выход усилителя соединен с одним из входов второго компаратора, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход второго компаратора связан со вторым входом второго реверсивного счетчика. Выход усилителя предназначен для съема обработанных сигналов фотоприемника. Узел предварительной обработки сигнала выполнен с возможностью осуществления усиления, интегрирования, фильтрации, выборки смещения. Усилитель выполнен с функцией регулирования коэффициента передачи.A device for electronic processing of photodetector signals during image formation (RF patent No. 2066057 for an invention, IPC: 6 H04N 5/33), made in the following composition. Optical-mechanical unit with sources of the first and second reference radiation, optically coupled to a photodetector. The signal preprocessing unit, the input of which is electrically connected to the photodetector. A node for sampling the address and synchronizing the reading of signals from the elements of the photodetector containing a clock pulse generator electrically connected to the photodetector, and an address counter with an input connected to a sync generator. A node for generating a background signal compensation and signal drift code for each photosensitive photodetector element, made as part of a random access memory block for storing a background signal and signal drift compensation code, a digital-to-analog converter (DAC), a reversible counter, an adder, a comparator, and a bus with zero voltage. In this case, the multi-bit input of the RAM block for storing the compensation code for the background signal and signal drift is electrically connected to the node for selecting the address and synchronizing the reading of signals from the photodetector elements, and its multi-bit output is connected to the multi-bit input of the reverse counter and DAC. The multi-bit output of the reversible counter is connected to the multi-bit input of the DAC and the multi-bit output of the RAM block to store the code for compensating the background signal and signal drift. The DAC output is connected to one of the inputs of the adder, the second input of which is connected to the output of the signal preprocessing unit. The output of the adder is connected to one of the inputs of the comparator, the second input of which is connected to the bus with zero voltage, and the output of the comparator is connected to the second input of the reversible counter. The device also has a node for generating a sensitivity correction code for each element of the photodetector as part of a random access memory block for storing the sensitivity correction code, second DAC, second reversible counter, amplifier, second comparator, and reference voltage source. In this case, the multi-bit input of the random access memory block for storing the sensitivity correction code is electrically connected to the node for selecting the address and synchronizing the reading of signals from the photodetector elements, and its multi-bit output is connected to the multi-bit input of the second reverse counter and the second DAC. The multi-bit output of the second reversible counter is connected to the multi-bit input of the second DAC and the multi-bit output of the RAM block for storing the sensitivity correction code. The output of the second DAC is connected to one of the inputs of the amplifier, the second input of which is connected to the output of the adder of the formation unit of the compensation code for the background signal and signal drift. The output of the amplifier is connected to one of the inputs of the second comparator, the second input of which is connected to a reference voltage source, and the output of the second comparator is connected to the second input of the second reversible counter. The output of the amplifier is designed to remove the processed signals of the photodetector. The signal preprocessing unit is configured to amplify, integrate, filter, and bias samples. The amplifier is made with the function of regulating the transmission coefficient.

К недостаткам приведенного устройства относится узость функциональных возможностей и незначительная пропускная способность устройства при обработке сигналов. Указанные недостатки обусловлены следующими причинами. Вычислительные действия в известном устройстве при формировании кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала для каждого фоточувствительного элемента фотоприемника и формировании кода коррекции чувствительности для каждого фоточувствительного элемента фотоприемника осуществляются на основе применения аналоговых элементов, что в силу ограничения полосы пропускания ЦАП и АЦП существенно сужает возможные функции. Кроме того, устройство не позволяет реализовать возможность искусственного восстановления сигналов с дефектных элементов, что является одной из важнейших особенностей обработки сигналов фотоприемника.The disadvantages of this device include the narrowness of functionality and low bandwidth of the device when processing signals. These disadvantages are due to the following reasons. Computational actions in the known device when generating a compensation code for the background signal and signal drift for each photosensitive photodetector element and generating a sensitivity correction code for each photosensitive photodetector element are carried out based on the use of analog elements, which, due to the limited bandwidth of the DAC and ADC, significantly reduces the possible functions. In addition, the device does not allow to realize the possibility of artificial restoration of signals from defective elements, which is one of the most important features of signal processing of the photodetector.

В качестве ближайшего аналога заявляемого способа выбран способ электронной обработки сигналов фотоприемника при формировании изображения (Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Инфракрасные системы «смотрящего» типа. - М.: Логос, 2004 г. - 444 с., с.с.244-247), заключающийся в том, что сигнал с фотоприемника преобразуют из аналоговой формы в цифровую и затем обрабатывают процессором обработки сигнала (ПОС). При обработке осуществляют точную коррекцию неоднородной чувствительности элементов, коррекцию дефектных пикселей (замещение дефектных элементов), автоматическую регулировку яркости и контрастности, электронное масштабирование. Далее формируют цифровой видеосигнал. При периодически повторяемых процедурах калибровки при помощи ПОС рассчитывают значения коэффициентов коррекции, которые сохраняют в оперативно запоминающем устройстве (ОЗУ). Режимами ПОС, а также параметрами видеосигнала, такими как яркость, контрастность, коэффициент электронного масштабирования, управляют с пульта управления. Цифровой видеосигнал с помощью видеопроцессора преобразуют в стандартный аналоговый сигнал PAL или NTSC.As the closest analogue of the proposed method, the method of electronic processing of the photodetector signals during image formation was selected (Tarasov V.V., Yakushenkov Yu.G. Infrared systems of the "looking" type. - M .: Logos, 2004 - 444 p., P. p. 244-247), which consists in the fact that the signal from the photodetector is converted from analog to digital form and then processed by a signal processing processor (PIC). During processing, accurate correction of the heterogeneous sensitivity of the elements, correction of defective pixels (replacing defective elements), automatic adjustment of brightness and contrast, electronic scaling are carried out. Next, a digital video signal is generated. With periodically repeated calibration procedures using PIC calculate the values of the correction coefficients, which are stored in the random access memory (RAM). PIC modes, as well as video signal parameters such as brightness, contrast, electronic scaling factor, are controlled from the control panel. Using a video processor, the digital video signal is converted to a standard analog PAL or NTSC signal.

До преобразования сигнала с фотоприемника из аналоговой формы в цифровую с целью снижения геометрического шума проводят компенсацию неоднородности параметров чувствительных элементов в аналоговой форме.Prior to converting the signal from the photodetector from an analog form to a digital one, in order to reduce geometric noise, compensation is made for the heterogeneity of the parameters of the sensitive elements in an analog form.

К недостаткам ближайшего аналога заявляемого способа относится узость функциональных возможностей и незначительная пропускная способность при обработке сигналов. Указанные недостатки обусловлены следующими причинами. Использование ПОС для выполнения основных функций обработки накладывает ограничение на производительность электронной обработки сигналов фотоприемника, поскольку имеющиеся у современных процессоров каналы ввода-вывода не позволяют производить передачу больших массивов данных изображения в реальном масштабе времени. Также все вышеуказанные функции обработки в процессоре выполняют последовательно. Такое выполнение требует наличия очень высокой производительности, что пока не свойственно современным процессорам цифровой обработки сигналов.The disadvantages of the closest analogue of the proposed method include the narrowness of functionality and low bandwidth when processing signals. These disadvantages are due to the following reasons. Using PIC to perform basic processing functions imposes a limitation on the performance of electronic processing of photodetector signals, since the input / output channels available on modern processors do not allow the transfer of large amounts of image data in real time. Also, all the above processing functions in the processor are performed sequentially. Such an implementation requires very high performance, which is not yet characteristic of modern digital signal processing processors.

В качестве ближайшего аналога заявляемого устройства выбрано устройство электронной обработки сигналов фотоприемника при формировании изображения (И.И.Кремис, Ю.Ф.Однолько. Унифицированная система обработки сигналов многоэлементного фотоприемного устройства ИК-диапазона на основе микросхемы программируемой логики типа FPGA // Прикладная физика, 2007, № 4, с.с.133-140), содержащее аналого-цифровой преобразователь (АЦП), оперативно запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС), процессор обработки сигналов (ПОС), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), микроконтроллер, драйвер интерфейса USB 1.1 (USB - последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике). На основе ПЛИС, являющейся ядром блока управления и обработки данных, реализованы арифметико-логическое устройство (АЛУ), схема управления, формирователь сигналов управления матрицей фотоприемника, формирователь телевизионного сигнала. АЦП связан с ПЛИС, преобразованный сигнал из аналоговой формы в цифровую поступает в АЛУ, в котором подвергается действию алгоритмов обработки. ПЛИС через АЛУ связана с банками памяти - ОЗУ и ПЗУ.As the closest analogue of the claimed device, a device for electronic processing of photodetector signals during image formation was selected (I.I. Kremis, Yu.F. Only. Unified signal processing system of a multi-element infrared photodetector based on a FPGA type programmable logic chip // Applied Physics, 2007, No. 4, pp. 133-140), containing an analog-to-digital converter (ADC), random access memory (RAM), read-only memory (ROM), programmable logical integral with a chip (FPGA), a signal processing processor (PIC), a digital-to-analog converter (DAC), a microcontroller, a USB 1.1 interface driver (USB is a serial data transfer interface for medium-speed and low-speed peripherals in computer technology). Based on the FPGA, which is the core of the control and data processing unit, an arithmetic logic device (ALU), a control circuit, a driver of the photodetector array control signal, a television signal shaper are implemented. The ADC is connected to the FPGA, the converted signal from the analog form to the digital is fed to the ALU, in which it is exposed to the processing algorithms. FPGA via ALU is connected to memory banks - RAM and ROM.

К недостаткам ближайшего аналога заявляемого устройства относятся узость функциональных возможностей и незначительная пропускная способность при обработке сигналов. Указанные недостатки обусловлены следующими причинами. Отсутствие промежуточной памяти между ПОС и ПЛИС не позволяет процессору накапливать полноформатные массивы изображения и осуществлять над ними функции обработки и при этом выполнять их одновременно с выполнением ПЛИС собственных функций обработки изображения. Далее, ОЗУ на основе микросхем CMOS SRAM имеет небольшие объемы памяти на кристалле и относительно невысокую рабочую частоту. Кроме того, в устройстве используется микроконтроллер, что принципиально ограничивает функциональные возможности. Также замена сигнала дефектного элемента в известном устройстве происходит на сигнал соседнего элемента, при этом пиксель растягивается, что создает эффект тянущихся пикселей на изображении.The disadvantages of the closest analogue of the claimed device include the narrowness of functionality and low bandwidth when processing signals. These disadvantages are due to the following reasons. The lack of intermediate memory between the PIC and the FPGA does not allow the processor to accumulate full-format image arrays and perform processing functions on them and at the same time execute them simultaneously with the FPGA performing its own image processing functions. Further, RAM based on CMOS SRAM chips has small amounts of memory on the chip and a relatively low operating frequency. In addition, the device uses a microcontroller, which fundamentally limits the functionality. Also, the replacement of the signal of the defective element in the known device occurs with the signal of the neighboring element, while the pixel is stretched, which creates the effect of stretching pixels in the image.

Техническим результатом группы изобретений является:The technical result of the group of inventions is:

- расширение функциональных возможностей;- expansion of functionality;

- повышение показателей пропускной способности при обработке сигналов.- increase in throughput when processing signals.

Технический результат достигают тем, что в способе электронной обработки сигналов фотоприемника при формировании изображения, заключающемся в том, что сигналы с фотоприемника преобразуют из аналоговой формы в цифровую и затем обрабатывают, причем процесс обработки подразделяют на три стадии - исходную, промежуточную и окончательную, причем исходную и промежуточную стадии осуществляют совместно, на промежуточной стадии, при обработке, производят процессором накопление полноформатных массивов изображения и осуществляют над ними функции обработки, при этом указанные действия промежуточной стадии выполняют совместно с осуществлением программируемой логической интегральной схемой собственных функций обработки изображения, составляющим содержание исходной стадии, результаты которой записывают в промежуточную память с общими шинами адреса и данных в отношении процессора и программируемой логической интегральной схемы, а также в телевизионную память с индивидуальными шинами адреса и данных, подключенную к программируемой логической интегральной схеме, в свою очередь, после обработки процессором массивы данных пересылают в оперативно запоминающие устройства с индивидуальными шинами адреса и данных, подключенные к программируемой логической интегральной схеме, хранящие данные коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности, коэффициенты коррекции темнового фона и данные дефектных элементов, при реализации процесса обработки посредством процессора осуществляют периодическое, в любой заданный момент времени, обращение к любому упомянутому оперативно запоминающему устройству, подключенному к программируемой логической интегральной схеме, на окончательной стадии, осуществляемой посредством программируемой логической интегральной схемы, данные с выполненной коррекцией неоднородной чувствительности и коррекцией темнового фона, считывают из телевизионной памяти и с обновлением по дефектным элементам проводят замещение дефектных элементов, после чего сигнал преобразуют в аналоговую форму.The technical result is achieved in that in the method of electronic processing of the signals of the photodetector during image formation, which consists in the fact that the signals from the photodetector are converted from analog form to digital and then processed, and the processing process is divided into three stages - initial, intermediate and final, and the original and the intermediate stages are carried out jointly, at the intermediate stage, during processing, the processor accumulates full-format image arrays and performs functions on them and processing, while these steps of the intermediate stage are performed in conjunction with the implementation of the programmable logic integrated circuit of the own image processing functions, comprising the contents of the initial stage, the results of which are recorded in the intermediate memory with shared address and data buses in relation to the processor and the programmable logic integrated circuit, as well into a television memory with individual address and data buses connected to a programmable logic integrated circuit, in its essay d, after processing by the processor, the data arrays are sent to random-access memory with individual address and data buses connected to a programmable logic integrated circuit, storing the data of correction coefficients of inhomogeneous sensitivity, correction coefficients of the dark background and data of defective elements; , at any given point in time, access to any of the mentioned random access memory device, connecting data to the programmable logic integrated circuit, at the final stage, carried out by means of the programmable logic integrated circuit, the data with the correction of the inhomogeneous sensitivity and the correction of the dark background are read from the television memory and the defective elements are replaced with the defective elements, then the signal is converted to analog form.

В способе на исходной стадии при осуществлении программируемой логической интегральной схемой собственных функций обработки изображения выполняют алгоритмы коррекции темнового фона и/или коррекции неоднородной чувствительности, при этом считывают соответствующий массив данных синхронно со значением адресной шины оперативно запоминающих устройств, хранящих данные коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности, коэффициенты коррекции темнового фона и дефектных элементов, результат выполнения алгоритмов записывают в оперативно запоминающее устройство, являющееся промежуточной памятью, и в одно из двух оперативно запоминающих устройств, являющихся телевизионной памятью, шины адреса и данных которой переключают с частотой смены кадров телевизионного монитора, предоставляя возможность попеременного использования одного из оперативно запоминающих устройств телевизионной памяти для записи исходно обработанных программируемой логической интегральной схемой данных, а другого - для чтения данных и проведения на окончательной стадии замещения дефектных элементов; количество оперативно запоминающих устройств, хранящих данные коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности, коэффициентов коррекции темнового фона и дефектных элементов, выбирают в соответствии с количеством переменных, используемых в алгоритмах обработки, тем самым устанавливая каждому адресу памяти соответствующее значение пикселя в массиве данных с фотоприемника.In the method at the initial stage, when the programmable logic integrated circuit implements its own image processing functions, dark background correction and / or inhomogeneous sensitivity correction algorithms are performed, and the corresponding data array is read in synchronously with the address bus value of random access memory devices storing the heterogeneous sensitivity correction coefficients, coefficients correction of the dark background and defective elements, the result of the execution of the algorithms is recorded in opera memory device, which is an intermediate memory, and into one of the two online memory devices, which is a television memory, the address and data bus of which is switched with the frame rate of the television monitor, allowing the alternate use of one of the online memory devices of the television memory for recording originally processed programmable logical integrated circuit data, and the other - to read data and conduct at the final stage of replacement of defective e lements; the number of random-access memory devices storing data of correction coefficients of inhomogeneous sensitivity, correction coefficients of the dark background and defective elements is selected in accordance with the number of variables used in the processing algorithms, thereby setting each memory address with the corresponding pixel value in the data array from the photodetector.

В способе на промежуточной стадии при проведении процессором накопления полноформатных массивов изображения и осуществлении над ними функции обработки массив данных, полученный в результате исходной обработки и записанный в промежуточную память, накапливают требуемое количество раз и обрабатывают процессором, после завершения цикла обработки процессором результирующий массив данных пересылают в оперативно запоминающие устройства, хранящие данные коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности, коэффициентов коррекции темнового фона и дефектных элементов.In the method at an intermediate stage, when the processor accumulates full-format image arrays and performs the processing function on them, the data array obtained as a result of the initial processing and recorded in the intermediate memory is accumulated the required number of times and processed by the processor, after the processor completes the processing cycle, the resulting data array is sent to online storage devices storing data of correction coefficients of heterogeneous sensitivity, correction coefficients new background and defective elements.

В способе на промежуточной стадии при выполнении функции обработки за счет записи промежуточных данных программируемой логической интегральной схемой в промежуточную память в начальных кадрах полного цикла обработки - значения темнового фона и значения скорректированного изображения, а в последних кадрах записи из промежуточной памяти в оперативно запоминающие устройства, хранящие данные коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности, коэффициентов коррекции темнового фона и данные дефектных элементов, - обновленной таблицы дефектных элементов, обновленного массива коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности и усредненного в соответствии с заданным количеством раз темнового фона, в течение времени, равного времени за вычетом из полного цикла обработки упомянутых кадров, процессором осуществляют накопление массива данных темнового фона заданное количество раз, формируют скорректированную таблицу дефектных элементов и обновляют коэффициенты коррекции неоднородной чувствительности.In the method at an intermediate stage, when the processing function is performed by recording the intermediate data by a programmable logic integrated circuit in the intermediate memory in the initial frames of the full processing cycle, the values of the dark background and the values of the corrected image, and in the last frames of the recording from the intermediate memory to random-access memory devices data of correction coefficients of inhomogeneous sensitivity, correction coefficients of the dark background and data of defective elements, - updated table If the defective elements, the updated array of correction coefficients of inhomogeneous sensitivity and averaged in accordance with the specified number of times the dark background, for a time equal to the time minus the total processing cycle of the mentioned frames, the processor accumulates the data array of the dark background a specified number of times, form the adjusted table defective elements and update the correction coefficients of heterogeneous sensitivity.

В способе на окончательной стадии при считывании данных с выполненной коррекцией неоднородной чувствительности и коррекцией темнового фона из телевизионной памяти и проведении замещения дефектных элементов данные, прошедшие предшествующие совместные стадии обработки, считывают из одного из запоминающих устройств телевизионной памяти, дефектному элементу устанавливают среднее значение от соседних справа и слева полноценных элементов, после чего осуществляют привязку к телевизионным сигналам синхронизации, затем регулируют яркость и контраст, далее в массив изображения вставляют символы служебной информации и осуществляют непосредственно замещение дефектного элемента на среднее значение от окружающих полноценных элементов и медианную фильтрацию изображения.In the method at the final stage, when reading data with the correction of inhomogeneous sensitivity and correcting the dark background from the television memory and replacing the defective elements, data that passed the previous joint processing stages is read from one of the television memory devices, the average value from the neighboring ones is set to the defective element and to the left of full-fledged elements, after which they bind to the television synchronization signals, then adjust the brightness l and contrast, then the service information symbols are inserted into the image array and the defective element is directly replaced by the average value from the surrounding full elements and the median image filtering.

В способе разделение действий исходной и окончательной стадий обработки осуществляют посредством телевизионной памяти из двух оперативно запоминающих устройств с индивидуальными шинами адреса и данных, которые переключают с частотой смены кадров телевизионного монитора, предоставляя возможность попеременного использования одного из оперативно запоминающих устройств телевизионной памяти для записи обработанных программируемой логической интегральной схемой и процессором данных, а другого - для чтения данных и проведения окончательной стадии обработки.In the method, the separation of the actions of the initial and final stages of processing is carried out by means of a television memory from two random-access memory devices with individual address and data buses, which are switched at a frame rate of the television monitor, allowing the alternate use of one of the random-access memory devices of the television memory to record processed programmed logical an integrated circuit and a data processor, and the other for reading data and conducting Flax treatment stage.

Техническим результат достигают тем, что в устройстве электронной обработки сигналов фотоприемника при формировании изображения, содержащем аналого-цифровой преобразователь, программируемую логическую интегральную схему, процессор, цифроаналоговый преобразователь, на базе программируемой логической интегральной схемы реализован узел исходной обработки, осуществляющий собственные функции обработки изображения, и узел окончательной обработки, осуществляющий замещение дефектных элементов, на базе процессора реализован узел промежуточной обработки, накапливающий полноформатные массивы изображения и осуществляющий над ними функции обработки, который связан с узлом исходной обработки посредством промежуточной памяти с общими шинами адреса и данных, с возможностью обращения к промежуточной памяти процессора и программируемой логической интегральной схемы для записи и считывания данных, аналого-цифровой преобразователь связан с узлом исходной обработки, узел исходной обработки снабжен оперативно запоминающими устройствами, подключенными к программируемой логической интегральной схеме, с индивидуальными шинами адреса и данных, в количестве, равном количеству переменных, используемых в алгоритмах обработки, причем процессор выполнен с возможностью обращения к любому оперативно запоминающему устройству, подключенному к программируемой логической интегральной схеме, узел исходной обработки связан с узлом окончательной обработки посредством телевизионной памяти, подключенной к программируемой логической интегральной схеме, а узел окончательной обработки связан с цифроаналоговым преобразователем.The technical result is achieved in that in the electronic signal processing device of the photodetector when forming an image containing an analog-to-digital converter, a programmable logic integrated circuit, a processor, a digital-to-analog converter, an initial processing unit that implements its own image processing functions is implemented on the basis of a programmable logic integrated circuit, and final processing unit, performing the replacement of defective elements, on the basis of the processor, an industrial unit processing, accumulating full-format image arrays and performing processing functions on them, which is connected to the source processing unit via intermediate memory with shared address and data buses, with the ability to access the processor’s intermediate memory and programmable logic integrated circuit for writing and reading data, analog the digital converter is connected to the initial processing unit, the initial processing unit is equipped with online storage devices connected to the programmable an integrated circuit, with individual address and data buses, in an amount equal to the number of variables used in the processing algorithms, the processor being configured to access any random access memory device connected to the programmable logic integrated circuit, the source processing unit is connected to the final processing unit through a television memory connected to a programmable logic integrated circuit, and the final processing unit is connected to a digital-to-analog conversion ovatelem.

В устройстве узел исходной обработки, осуществляющий собственные функции обработки изображения, реализованный на базе программируемой логической интегральной схемы, выполнен в составе арифметико-логического устройства программируемой логической интегральной схемы; узел исходной обработки снабжен оперативно запоминающими устройствами, подключенными к программируемой логической интегральной схеме, с индивидуальными шинами адреса и данных, в количестве, равном количеству переменных, используемых в алгоритмах обработки, а именно синхронным динамическим оперативно запоминающим устройством хранения дефектных элементов, синхронным динамическим оперативно запоминающим устройством хранения коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности элементов, синхронным динамическим оперативно запоминающим устройством хранения коэффициентов коррекции темнового фона; арифметико-логическое устройство связано с указанными оперативно запоминающими устройствами через контроллер памяти.In the device, the initial processing unit that performs its own image processing functions, implemented on the basis of a programmable logic integrated circuit, is made as part of an arithmetic-logic device of a programmable logic integrated circuit; the initial processing unit is equipped with random-access memory connected to a programmable logic integrated circuit with individual address and data buses in an amount equal to the number of variables used in the processing algorithms, namely, a synchronous dynamic random-access memory device for storing defective elements, a synchronous dynamic random-access memory device storing the correction coefficients of the heterogeneous sensitivity of the elements, synchronous dynamic operational storage inaudible device for storing the correction coefficients of the dark background; the arithmetic-logical device is connected to the specified operational storage devices through a memory controller.

В устройстве телевизионная память, подключенная к программируемой логической интегральной схеме, выполнена в составе первого и второго синхронного динамического оперативно запоминающих устройств хранения данных изображения, которые подключены к программируемой логической интегральной схеме посредством контроллера памяти, оперативно запоминающие устройства телевизионной памяти выполнены с индивидуальными шинами адреса и данных, с возможностью переключения их с частотой смены кадров телевизионного монитора, обеспечивая использование одного из них для записи обработанных узлом исходной обработки данных, а другого - для чтения данных и окончательной обработки.In the device, the television memory connected to the programmable logic integrated circuit is made up of the first and second synchronous dynamic random-access memory devices for storing image data, which are connected to the programmable logic integrated circuit via a memory controller, the operative memory devices of the television memory are made with individual address and data buses , with the ability to switch them with a frame rate of a television monitor, providing use Maintenance of one of them to write the processed node of the original data, and the other - to read the data and final processing.

В устройстве узел промежуточной обработки, реализованный на базе процессора, накапливающий полноформатные массивы изображения и осуществляющий над ними функции обработки, выполнен в составе непосредственно процессора, контроллера USB, с которым связан процессор для доступа к персональному компьютеру, флэш-памяти, связанной с процессором, хранящей массивы коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности и темнового фона для периодической, при необходимости, их перезаписи процессором в промежуточную память, электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства, связанного с процессором для осуществления учета времени работы.In the device, the intermediate processing unit, implemented on the basis of the processor, accumulating full-format image arrays and performing processing functions on them, is made up of the processor itself, the USB controller, with which the processor is connected to access a personal computer, and flash memory associated with the processor that stores arrays of correction coefficients of inhomogeneous sensitivity and a dark background for periodic, if necessary, their rewriting by the processor in the intermediate memory, electrically resync rammable read-only memory associated with the processor for accounting for operating time.

В устройстве промежуточная память с общими шинами адреса и данных с возможностью обращения к ней процессора и программируемой логической интегральной схемы для записи и считывания данных выполнена в составе синхронного динамического оперативно запоминающего устройства, для достижения возможности обращения к ней программируемой логической интегральной схемы выводы процессора реализованы с возможностью переключения в третье состояние.In the device, an intermediate memory with shared address and data buses with the possibility of accessing the processor and the programmable logic integrated circuit for writing and reading data is made as part of a synchronous dynamic random-access memory, to achieve the possibility of accessing the programmable logic integrated circuit, the processor conclusions are implemented with the possibility switching to the third state.

В устройстве подключение шин адреса и данных процессора к программируемой логической интегральной схеме выполнено с возможностью обращения к любому оперативно запоминающему устройству, подключенному к программируемой логической интегральной схеме, посредством использования контроллера памяти.In the device, the connection of address buses and processor data to the programmable logic integrated circuit is configured to access any random access memory device connected to the programmable logic integrated circuit by using a memory controller.

В устройстве реализованный на базе программируемой логической интегральной схемы узел окончательной обработки, осуществляющий замещение дефектных элементов, выполнен в составе последовательно связанных узла замещения дефектных элементов, телевизионного генератора, узла регулировки яркости и контраста, узла формирования служебных символов, узла цифровой фильтрации и связан посредством последнего с телевизионной памятью, предоставляющей возможность считывания обработанных узлами исходной и промежуточной обработки данных, а узел цифровой фильтрации связан с цифроаналоговым преобразователем.In the device, the final processing unit, which is based on a programmable logic integrated circuit, replacing defective elements, is made up of sequentially connected defective element replacement unit, television generator, brightness and contrast adjustment unit, service symbol formation unit, digital filtering unit, and is connected via the latter to television memory, which provides the ability to read processed by the nodes of the initial and intermediate data processing, and the node Digital filtering is connected to a digital-to-analog converter.

В устройстве аналого-цифровой преобразователь связан с узлом исходной обработки, реализованным на базе программируемой логической интегральной схемы, посредством арифметико-логического устройства, осуществляющего алгоритмы обработки в отношении поступающих на него с аналого-цифрового преобразователя сигналов.In the device, the analog-to-digital converter is connected to the initial processing unit, implemented on the basis of a programmable logic integrated circuit, by means of an arithmetic-logic device that implements processing algorithms with respect to the signals received from the analog-to-digital converter.

В устройстве узлы исходной, промежуточной и окончательной обработки посредством контроллера памяти синхронизированы с обрабатываемым потоком данных.In the device, the nodes of the initial, intermediate and final processing by the memory controller are synchronized with the processed data stream.

Сущность группы изобретений поясняется нижеследующим описанием и прилагаемым чертеже.The essence of the group of inventions is illustrated by the following description and the accompanying drawing.

На чертеже приведена структурная схема устройства электронной обработки сигналов фотоприемника при формировании изображения, где 1 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП), 2 - программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС), 3 - синхронное динамическое оперативно запоминающее устройство хранения дефектных элементов (SDRAM), 4 - контроллер USB (USB - последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике), 5 - синхронное динамическое оперативно запоминающее устройство хранения коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности элементов (SDRAM), 6 - арифметико-логическое устройство (АЛУ); 7 - синхронное динамическое оперативно запоминающее устройство хранения коэффициентов коррекции темнового фона (SDRAM), 8 - процессор обработки сигналов (ПОС), 9 - синхронное динамическое оперативно запоминающее устройство хранения промежуточных, ПОС-ПЛИС, данных (SDRAM), 10 - узел замещения дефектных элементов, 11 - контроллер памяти, 12 - телевизионный генератор, 13 - первое синхронное динамическое оперативно запоминающее устройство хранения данных изображения (SDRAM), 14 - узел регулировки яркости и контраста, 15 - флэш-память, 16 - электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM), 17 - второе синхронное динамическое оперативно запоминающее устройство хранения данных изображения (SDRAM), 18 - узел формирования символов, 19 - узел цифровой фильтрации, 20 - цифроаналоговый преобразователь (ЦАП).The drawing shows a structural diagram of a device for electronic processing of photodetector signals during image formation, where 1 is an analog-to-digital converter (ADC), 2 is a programmable logic integrated circuit (FPGA), 3 is a synchronous dynamic random access memory storage device for defective elements (SDRAM), 4 - USB controller (USB is a serial data transfer interface for medium-speed and low-speed peripherals in computer technology), 5 - synchronous dynamic random-access memory your storage of correction coefficients of inhomogeneous element sensitivity (SDRAM); 6 - arithmetic logic unit (ALU); 7 - synchronous dynamic random access memory storage device for dark background correction coefficients (SDRAM), 8 - signal processing processor (PIC), 9 - synchronous dynamic random access memory storage device for intermediate, PIC-FPGA, data (SDRAM), 10 - defective element replacement unit 11 - a memory controller, 12 - a television generator, 13 - the first synchronous dynamic random-access memory (SDRAM), 14 - brightness and contrast adjustment unit, 15 - flash memory, 16 - electrically reprogrammed iruemoe read only memory (EEPROM), 17 - second synchronous dynamic random access memory image data storage device (SDRAM), 18 - forming unit characters 19 - digital filter unit, 20 - analog converter (DAC).

Достижение технического результата в группе изобретений осуществляется следующим образом.The achievement of the technical result in the group of inventions is as follows.

В предлагаемом способе дополнительно к обработке сигналов процессором (ПОС) используют обработку программируемой логической интегральной схемой (ПЛИС), причем ПЛИС выбирают в качестве основы для реализации функций обработки. Весь процесс обработки подразделяют на три стадии: исходную, промежуточную и окончательную. Две части функций обработки на исходной и окончательной стадиях выполняет ПЛИС, третью часть функций обработки на промежуточной стадии выполняет ПОС. При этом исходную и промежуточную стадии обработки осуществляют совместно. Роль ПЛИС заключается в выполнении собственных функций обработки изображения, а ПОС отводится накопление полноформатных массивов изображения и осуществление над ними функции обработки. Указанное подразделение процесса на стадии с распределением функций между ПОС и ПЛИС позволяет отойти от последовательного выполнения функций обработки; повысить производительность электронной обработки сигналов фотоприемника, предоставляя возможность производить передачу больших массивов данных изображения в реальном масштабе времени.In the proposed method, in addition to signal processing by the processor (PIC), programmable logic integrated circuit (FPGA) processing is used, and the FPGA is selected as the basis for implementing the processing functions. The entire processing process is divided into three stages: initial, intermediate and final. Two parts of the processing functions at the initial and final stages are performed by the FPGA; one third of the processing functions at the intermediate stage are performed by the FPGA. In this case, the initial and intermediate processing stages are carried out jointly. The role of FPGAs is to perform their own image processing functions, and the PIC is allocated to the accumulation of full-format image arrays and the implementation of the processing functions on them. The specified division of the process at the stage with the distribution of functions between the PIC and FPGA allows you to move away from the sequential execution of processing functions; to increase the performance of electronic processing of photodetector signals, providing the ability to transmit large amounts of image data in real time.

Для проведения исходной стадии обработки в ПЛИС используют оперативно запоминающие устройства, хранящие данные, необходимые для выполнения алгоритмов обработки, а именно массивы дефектных элементов, коэффициентов неоднородной чувствительности и коэффициентов коррекции темнового фона. Считывание данных осуществляют синхронно, что позволяет, в частности, в три раза увеличить пропускную способность при обработке сигналов. Количество оперативно запоминающих устройств выбирают равным количеству переменных, используемых в алгоритмах обработки. Каждому адресу памяти соответствует определенное значение пикселя (чувствительного элемента) в массиве данных с фотоприемника, считывание которых из оперативно запоминающих устройств осуществляют синхронно с тактами частоты опроса пикселей фотоприемника. Данные, полученные в результате проведения исходной стадии обработки сигналов, записывают в телевизионную память - в составе двух оперативно запоминающих устройств, подключенных к ПЛИС, хранящих данные изображения. Каждое из всех вышеупомянутых запоминающих устройств имеет независимую адресную шину и шину данных.To carry out the initial processing stage, FPGAs use random-access memory devices that store the data necessary to execute processing algorithms, namely, arrays of defective elements, inhomogeneous sensitivity coefficients, and dark background correction coefficients. Data reading is carried out synchronously, which allows, in particular, to triple the throughput in signal processing. The number of random access memory devices is chosen equal to the number of variables used in the processing algorithms. Each memory address corresponds to a specific pixel (sensitive element) value in the data array from the photodetector, which is read from random-access memory devices synchronously with the clock cycles of the polling frequency of the photodetector pixels. The data obtained as a result of the initial stage of signal processing is recorded in a television memory - as part of two random-access memory devices connected to the FPGA, storing image data. Each of all the aforementioned storage devices has an independent address bus and a data bus.

Кроме того, для осуществления промежуточной стадии обработки, проводимой совместно с исходной стадией, на которой обрабатывают промежуточные массивы данных, используют аналогичное оперативно запоминающее устройство - промежуточную память, в которую записывают данные, полученные в результате проведения исходной стадии обработки ПЛИС, к которой осуществляют обращение ПОС. Указанное запоминающее устройство - промежуточная память имеет общие шины адреса и данных для совместного использования в отношении ПОС и ПЛИС. При осуществлении обращения ПЛИС к промежуточной памяти выводы ПОС переводят в третье состояние. При реализации промежуточной стадии- процесса обработки посредством ПОС осуществляют периодическое, в любой заданный момент времени, обращение к любому оперативно запоминающему устройству, подключенному к ПЛИС.In addition, to implement the intermediate processing stage, carried out in conjunction with the initial stage, which processes the intermediate data arrays, use a similar random access memory device - intermediate memory, which records the data obtained as a result of the initial FPGA processing stage, to which the PIC is accessed . The specified storage device - intermediate memory has a common address and data bus for sharing in relation to the PIC and FPGA. When the FPGA is accessed to the intermediate memory, the PIC conclusions are transferred to the third state. In the implementation of the intermediate stage - the process of processing by means of PIC, a periodic, at any given point in time, call to any random-access memory device connected to the FPGA is performed.

При выполнении заданной функции обработки промежуточных данных, периодически, в заданный момент времени полного цикла обработки, соответствующий начальным кадрам цикла, посредством ПЛИС записывают результирующий массив данных изображения (значения темнового фона и значения скорректированного изображения) кроме телевизионной памяти также и в промежуточную память, тем самым предоставляя ПОС для обработки оставшееся от полного цикла время, соответствующее кадрам, следующим после осуществления записи в начальных кадрах и свободным от записи. В свою очередь, посредством ПОС при выполнении заданной функции обработки промежуточных данных также записывают в заданный момент времени, соответствующий последним кадрам цикла обработки, обработанный массив данных изображения (обновленной таблицы дефектных элементов, обновленного массива коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности и усредненного в соответствии с заданным количеством раз темнового фона) из промежуточной памяти в любое оперативно запоминающее устройство, тем самым предоставляя ПОС для обработки оставшееся время цикла, соответствующее предшествующим кадрам, свободным от записи.When performing the specified function of processing the intermediate data, periodically, at a given point in time of the full processing cycle, corresponding to the initial frames of the cycle, the resulting array of image data (dark background values and corrected image values) is written via FPGAs to the intermediate memory in addition to the television memory, thereby providing PIC for processing the remaining time from the full cycle corresponding to the frames following the recording in the initial frames and free from Apis. In turn, by means of PIC, when performing the specified function of processing the intermediate data, the processed image data array (updated table of defective elements, updated array of correction coefficients of non-uniform sensitivity and averaged in accordance with a specified number of times) is also recorded at a given point in time corresponding to the last frames of the processing cycle dark background) from the intermediate memory to any random access memory, thereby providing a PIC for processing the remaining the entire cycle time corresponding to previous frames that are free from recording.

Для разделения действий исходной и окончательной стадий обработки ПЛИС в телевизионной памяти используют два отдельных оперативно запоминающих устройства, хранящих данные изображения. Шины адреса и данных этих устройств переключают с частотой смены кадров телевизионного монитора, что позволяет попеременно использовать одно оперативно запоминающее устройство для записи данных, полученных в результате исходной обработки, а второе - для чтения данных и их обработки в окончательной стадии.To separate the actions of the initial and final stages of FPGA processing in television memory, two separate random-access memory devices that store image data are used. The address and data buses of these devices are switched with the frame rate of the television monitor, which allows the use of one random access memory device for recording data obtained as a result of the initial processing, and the second for reading data and processing them in the final stage.

На окончательной стадии обработки на предшествующих совместных стадиях обработанные данные, записанные в телевизионную память, считывают из одного из оперативно запоминающих устройств телевизионной памяти и производят замещение дефектных элементов, при котором последние замещают на среднее значение от соседних справа и слева полноценных элементов. При этом считывают данные с выполненной над ними коррекцией неоднородной чувствительности и коррекцией темнового фона из телевизионной памяти, дефектному элементу по обновленной таблице устанавливают среднее значение от соседних справа и слева полноценных элементов, после чего осуществляют привязку к телевизионным сигналам синхронизации, затем регулируют яркость и контраст, далее в массив изображения вставляют символы служебной информации и осуществляют непосредственно замещение дефектного элемента на среднее значение от окружающих полноценных элементов и медианную фильтрацию изображения.At the final stage of processing at the previous joint stages, the processed data recorded in the television memory is read from one of the operative memory devices of the television memory and the defective elements are replaced, in which the latter are replaced by the average value from the full-fledged elements adjacent to the right and left. In this case, the data is read with the correction of the inhomogeneous sensitivity performed on them and the correction of the dark background from the television memory, the defective element is set according to the updated table the average value from the full-fledged elements adjacent to the right and left, then they are linked to the television synchronization signals, then the brightness and contrast are adjusted, Then, service information symbols are inserted into the image array and the defective element is directly replaced by the average value from the environment complete elements and median image filtering.

Таким образом, достижение указанного технического результата в способе базируется на следующем. Во-первых, на возможности обеспечения накопления ПОС полноформатных массивов изображения и осуществления над ними функции обработки, что выполняют совместно с осуществлением ПЛИС собственных функций обработки изображения и записью результатов обработки ПЛИС в промежуточную память с общими шинами адреса и данных в отношении ПОС и ПЛИС, а также в телевизионную память с индивидуальными шинами адреса и данных, подключенную к ПЛИС. Во-вторых, накопление ПОС полноформатных массивов изображений и осуществление над ними функции обработки сопровождают пересылкой данных в оперативно запоминающие устройства с индивидуальными шинами адреса и данных, подключенные к ПЛИС, хранящие данные коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности, коэффициенты коррекции темнового фона и дефектных элементов. В-третьих, в процессе обработки посредством ПОС осуществляют периодическое, в любой заданный момент времени, обращение к любому оперативно запоминающему устройству, подключенному к ПЛИС. В-четвертых, в финале процесса обработки данные с выполненной коррекцией неоднородной чувствительности и коррекцией темнового фона считывают из телевизионной памяти и проводят замещение дефектных элементов. При этом весь процесс обработки сигналов фотоприемника разбит таким образом, что сначала проводят обработку сигналов с коррекцией неоднородности чувствительности и темнового фона - исходная и промежуточная стадии, выполняемые совместно, а завершают обработку сигналов замещением дефектных элементов на окончательной стадии, которая следует после проведения исходной и промежуточной.Thus, the achievement of the specified technical result in the method is based on the following. Firstly, the possibility of ensuring the PIC accumulation of full-format image arrays and processing functions performed on them, which is performed in conjunction with the implementation of FPGAs of their own image processing functions and recording the results of FPGA processing in intermediate memory with common address and data buses with respect to PIC and FPGA, and also in television memory with individual address and data buses connected to the FPGA. Secondly, the PIC accumulation of full-format image arrays and the processing functions performed on them accompany the transfer of data to random-access memory with individual address and data buses connected to the FPGA, storing data of correction coefficients of inhomogeneous sensitivity, correction coefficients of the dark background and defective elements. Thirdly, in the process of processing by means of PIC, a periodic, at any given moment in time, call to any random-access memory device connected to the FPGA is carried out. Fourthly, at the end of the processing process, the data with the correction of the inhomogeneous sensitivity and the correction of the dark background are read from the television memory and defective elements are replaced. Moreover, the entire process of processing the signals of the photodetector is divided in such a way that the signals are first processed with the correction of sensitivity inhomogeneity and dark background — the initial and intermediate stages are performed together, and the signal processing is completed by replacing defective elements at the final stage, which follows after the initial and intermediate .

В предлагаемом устройстве главное значение для достижения технического результата имеют следующие особенности его выполнения. На базе ПЛИС (2) реализован узел исходной обработки, осуществляющий собственные функции обработки изображения, и узел окончательной обработки, осуществляющий замещение дефектных элементов. На базе ПОС (8) реализован узел промежуточной обработки, накапливающий полноформатные массивы изображения и осуществляющий над ними функции обработки. Узлы исходной и промежуточной обработки функционируют совместно. Распределение функций между ПОС (8) и ПЛИС (2) позволяет отойти от последовательного выполнения функций обработки и повысить производительность электронной обработки сигналов фотоприемника, предоставляя возможность производить передачу больших массивов данных изображения в реальном масштабе времени. Между процессором ПОС (8) и программируемой логической интегральной схемой - ПЛИС (2) (см. чертеж) выполнена промежуточная память - синхронное динамическое оперативно запоминающее устройство хранения промежуточных данных SDRAM (9), что позволяет процессору накапливать полноформатные массивы изображения и осуществлять над ними функции обработки и при этом выполнять их совместно с выполнением ПЛИС (2) собственных функций, представляющей собой основу для реализации функций обработки. При этом промежуточная память SDRAM (9) имеет общие шины адреса и данных, обеспечивающие возможность обращения к промежуточной памяти как ПОС (8), так и ПЛИС (2). Результат исходной обработки для формирования промежуточных массивов данных записывается в устройство хранения промежуточных данных ПОС-ПЛИС-SDRAM (9) для выполнения промежуточной обработки над формируемым массивом данных. Данный массив может накапливаться требуемое количество раз и обрабатываться ПОС (8). Также узел исходной обработки снабжен оперативно запоминающими устройствами, подключенными к ПЛИС (2), с индивидуальными шинами адреса и данных, хранящими данные о дефектных элементах, коэффициенты коррекции неоднородной чувствительности элементов и темнового фона. Количество упомянутых устройств равно количеству переменных, используемых в алгоритмах обработки. Данная особенность позволяет получить максимальную пропускную способность устройства, ограниченную только интерфейсом, через который на обработку поступает поток видеоданных с фотоприемника. После обработки ПОС (8) пересылает массив данных в оперативно запоминающие устройства, подключенными к ПЛИС (2), хранящие данные о дефектных элементах, коэффициенты коррекции неоднородной чувствительности элементов и темнового фона. ПОС (8) выполнен с возможностью обращения к любому оперативно запоминающему устройству, подключенному к ПЛИС (2). Узел исходной обработки связан с узлом окончательной обработки посредством телевизионной памяти, подключенной к ПЛИС (2). Этим осуществляется разделение действий узлов исходной и окончательной обработок. Наличие трех узлов обработки со строгим распределением в отношении их функций обработки сигналов также позволяет расширить функциональные возможности устройства электронной обработки сигналов фотоприемника.In the proposed device, the main features to achieve a technical result are the following features of its implementation. On the basis of FPGA (2), an initial processing unit that implements its own image processing functions and a final processing unit that replaces defective elements is implemented. On the basis of PIC (8), an intermediate processing unit has been implemented that accumulates full-format image arrays and performs processing functions on them. The nodes of the initial and intermediate processing function together. The distribution of functions between the PIC (8) and the FPGA (2) allows you to move away from the sequential execution of processing functions and increase the performance of electronic processing of photodetector signals, making it possible to transmit large amounts of image data in real time. Between the PIC processor (8) and the programmable logic integrated circuit - FPGA (2) (see drawing), an intermediate memory is made - a synchronous dynamic random-access memory device for storing intermediate data SDRAM (9), which allows the processor to accumulate full-format image arrays and perform functions over them processing and at the same time to execute them in conjunction with the performance of FPGAs (2) of their own functions, which is the basis for the implementation of processing functions. In this case, the SDRAM intermediate memory (9) has common address and data buses, which provide access to the intermediate memory of both the PIC (8) and the FPGA (2). The result of the initial processing for the formation of intermediate data arrays is recorded in the intermediate data storage device PIC-PLIS-SDRAM (9) to perform intermediate processing on the generated data array. This array can be accumulated the required number of times and processed by PIC (8). The initial processing unit is also equipped with random-access memory devices connected to the FPGA (2), with individual address and data buses storing data on defective elements, correction coefficients of the inhomogeneous sensitivity of the elements and the dark background. The number of devices mentioned is equal to the number of variables used in the processing algorithms. This feature allows you to get the maximum throughput of the device, limited only by the interface through which the video stream from the photodetector arrives for processing. After processing, the PIC (8) sends an array of data to random-access memory devices connected to the FPGA (2), storing data on defective elements, correction coefficients of the inhomogeneous sensitivity of the elements and the dark background. PIC (8) is configured to access any random access memory device connected to the FPGA (2). The initial processing unit is connected to the final processing unit by means of a television memory connected to the FPGA (2). This separates the actions of the nodes of the initial and final processing. The presence of three processing nodes with a strict distribution in relation to their signal processing functions also allows you to expand the functionality of the electronic signal processing device of the photodetector.

Предлагаемое устройство электронной обработки сигналов фотоприемника при формировании изображения содержит следующие элементы (см. чертеж): АЦП (1), ПЛИС (2), синхронное динамическое оперативно запоминающее устройство хранения дефектных элементов - SDRAM (3), контроллер USB (4), синхронное динамическое оперативно запоминающее устройство хранения коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности элементов - SDRAM (5), АЛУ (6), синхронное динамическое оперативно запоминающее устройство хранения коэффициентов коррекции темнового фона - SDRAM (7), процессор обработки сигналов - ПОС (8), синхронное динамическое оперативно запоминающее устройство хранения промежуточных, ПОС-ПЛИС, данных - SDRAM (9), узел замещения дефектных элементов (10), контроллер памяти (11), телевизионный генератор (12), первое синхронное динамическое оперативно запоминающее устройство хранения данных изображения - SDRAM (13), узел регулировки яркости и контраста (14), флэш-память (15), электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство - EEPROM (16), второе синхронное динамическое оперативно запоминающее устройство хранения данных изображения - SDRAM (17), узел формирования символов (18), узел цифровой фильтрации (19), ЦАП (20).The proposed device for electronic processing of photodetector signals during image formation contains the following elements (see drawing): ADC (1), FPGA (2), synchronous dynamic random access memory storage device for defective elements - SDRAM (3), USB controller (4), synchronous dynamic online storage device for storing the coefficients of correction of the heterogeneous sensitivity of the elements - SDRAM (5), ALU (6), synchronous dynamic online storage device for storing the coefficients of correction of the dark background - SDRAM (7), about signal processing processor - PIC (8), synchronous dynamic random access memory storage device for intermediate, PIC-FPGA, data - SDRAM (9), defective element replacement unit (10), memory controller (11), television generator (12), the first synchronous dynamic random access memory device for storing image data - SDRAM (13), brightness and contrast adjustment unit (14), flash memory (15), electrically reprogrammable read-only memory device - EEPROM (16), second synchronous dynamic random access memory device XP Image data analysis - SDRAM (17), symbol generation unit (18), digital filtering unit (19), DAC (20).

В общем случае устройство электронной обработки сигналов фотоприемника при формировании изображения выполнено в составе АЦП (1), ПЛИС (2), ПОС (8), ЦАП (20), промежуточной памяти - SDRAM (9), телевизионной памяти, оперативно запоминающих устройств в количестве, равном количеству переменных, используемых в алгоритмах обработки. При этом на базе ПЛИС (2) реализован узел исходной обработки, осуществляющий собственные функции обработки изображения, и узел окончательной обработки, осуществляющий замещение дефектных элементов. На базе ПОС (8) реализован узел промежуточной обработки, накапливающий полноформатные массивы изображения и осуществляющий над ними функции обработки. Узел промежуточной обработки связан с узлом исходной обработки посредством промежуточной памяти SDRAM (9), предназначенной для хранения промежуточных данных. SDRAM (9) имеет общие шины адреса и данных в отношении ПОС (8) и ПЛИС (2), что обеспечивает возможность обращения к промежуточной памяти SDRAM (9) ПОС (8) и ПЛИС (2) для записи и считывания данных. АЦП (1) связан с узлом исходной обработки. Узел исходной обработки снабжен оперативно запоминающими устройствами, подключенными к программируемой логической интегральной схеме, с индивидуальными шинами адреса и данных в указанном количестве. ПОС (8) выполнен с возможностью обращения к любому оперативно запоминающему устройству, подключенному к ПЛИС (2). Узел исходной обработки связан с узлом окончательной обработки посредством телевизионной памяти, подключенной к ПЛИС (2). Узел окончательной обработки связан с ЦАП (20).In the general case, the device for electronic processing of photodetector signals during image formation is made up of ADCs (1), FPGAs (2), PICs (8), DACs (20), intermediate memory - SDRAM (9), television memory, random access memory in the amount of equal to the number of variables used in the processing algorithms. Moreover, on the basis of FPGA (2), the initial processing unit that implements its own image processing functions and the final processing unit that performs the replacement of defective elements is implemented. On the basis of PIC (8), an intermediate processing unit has been implemented that accumulates full-format image arrays and performs processing functions on them. The intermediate processing unit is connected with the initial processing unit by means of an intermediate SDRAM (9) intended for storing intermediate data. SDRAM (9) has common address and data buses in relation to PIC (8) and FPGA (2), which provides the ability to access the intermediate memory SDRAM (9) PIC (8) and FPGA (2) for writing and reading data. ADC (1) is connected to the source processing unit. The initial processing unit is equipped with random-access memory devices connected to a programmable logic integrated circuit with individual address and data buses in the indicated quantity. PIC (8) is configured to access any random access memory device connected to the FPGA (2). The initial processing unit is connected to the final processing unit by means of a television memory connected to the FPGA (2). The final processing unit is connected to the DAC (20).

Узел исходной обработки, осуществляющий собственные функции обработки изображения, реализованный на базе ПЛИС (2), в частности, выполнен в составе АЛУ (6) ПЛИС (2). В конкретном случае реализации, узел исходной обработки снабжен синхронным динамическим оперативно запоминающим устройством хранения дефектных элементов SDRAM (3), синхронным динамическим оперативно запоминающим устройством хранения коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности элементов SDRAM (5) и синхронным динамическим оперативно запоминающим устройством хранения коэффициентов коррекции темнового фона SDRAM (7). АЛУ (6) связано с указанными SDRAM (3), SDRAM (5) и SDRAM (7) через контроллер памяти (11).The initial processing unit that performs its own image processing functions implemented on the basis of FPGA (2), in particular, is made as a part of ALU (6) FPGA (2). In a specific implementation case, the initial processing unit is equipped with a synchronous dynamic random access memory device for storing defective SDRAM elements (3), a synchronous dynamic random access memory device for storing the coefficients of non-uniform sensitivity of SDRAM elements (5) and a synchronous dynamic random access memory device for storing SDRAM dark background correction coefficients ( 7). ALU (6) is connected with the indicated SDRAM (3), SDRAM (5) and SDRAM (7) through the memory controller (11).

Телевизионная память, подключенная к ПЛИС (2), выполнена в составе первого и второго синхронных динамических оперативно запоминающих устройств хранения данных изображения SDRAM (13) и SDRAM (17) соответственно, которые подключены к ПЛИС (2) посредством контроллера памяти (11). SDRAM (13) и SDRAM (17) выполнены с индивидуальными шинами адреса и данных с возможностью переключения их с частотой смены кадров телевизионного монитора. Указанное выполнение обеспечивает использование одного из них для записи обработанных узлом исходной обработки данных, а другого - для чтения данных и окончательной обработки.The television memory connected to the FPGA (2) is made up of the first and second synchronous dynamic random-access memory devices SDRAM (13) and SDRAM (17), respectively, which are connected to the FPGA (2) via a memory controller (11). SDRAM (13) and SDRAM (17) are made with individual address and data buses with the ability to switch them with a frame rate of a television monitor. The specified execution ensures the use of one of them for recording the data processed by the node of the initial processing, and the other for reading the data and final processing.

Узел промежуточной обработки, реализованный на базе ПОС (8), накапливающий полноформатные массивы изображения и осуществляющий над ними функции обработки, выполнен в составе непосредственно ПОС (8), контроллера USB (4), флэш-памяти (15) и EEPROM (16). ПОС (8) связан с контроллером USB (4) для доступа к персональному компьютеру. Флэш-память (15), связанная с ПОС (8), используется для хранения массивов коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности и темнового фона с целью периодической, при необходимости, их перезаписи ПОС (8) в промежуточную память SDRAM (9). Электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство EEPROM (16) связано с ПОС (8) и используется для осуществления ПОС (8) учета времени работы.The intermediate processing unit implemented on the basis of PIC (8), which accumulates full-format image arrays and performs processing functions above them, is made as a part of the PIC (8) directly, USB controller (4), flash memory (15) and EEPROM (16). PIC (8) is connected to a USB controller (4) to access a personal computer. Flash memory (15) associated with PIC (8) is used to store arrays of correction coefficients of inhomogeneous sensitivity and a dark background with the aim of periodically rewriting them, if necessary, of PIC (8) in the intermediate SDRAM (9). The electrically reprogrammable read-only memory EEPROM (16) is connected to the PIC (8) and is used to implement the PIC (8) to record operating time.

Для достижения возможности обращения ПЛИС (2) к промежуточной памяти SDRAM (9) с общими шинами адреса и данных и возможностью обращения к ней ПОС (8) и ПЛИС (2) для записи и считывания данных, выполненной в составе синхронного динамического оперативно запоминающего устройства, выводы ПОС (8) реализованы с возможностью переключения их в третье состояние.To achieve the possibility of access FPGA (2) to the intermediate memory SDRAM (9) with common address and data buses and the ability to access it PIC (8) and FPGA (2) for writing and reading data, performed as part of a synchronous dynamic random-access memory, PIC conclusions (8) are implemented with the possibility of switching them to the third state.

ПОС (8) выполнен с возможностью обращения к любому подключенному к ПЛИС (2) синхронному динамическому оперативно запоминающему устройству: SDRAM (3), SDRAM (5) и SDRAM (7), а также SDKAM(9), посредством использования контроллера памяти (11). Подключение шин адреса и данных ПОС (8) к ПЛИС (2) посредством контроллера памяти (11) обеспечивает возможность обращения к любому оперативно запоминающему устройству, подключенному к ПЛИС (2).PIC (8) is configured to access any synchronous dynamic random access memory device connected to the FPGA (2): SDRAM (3), SDRAM (5) and SDRAM (7), as well as SDKAM (9), by using a memory controller (11 ) Connecting the address bus and PIC data (8) to the FPGA (2) via the memory controller (11) provides the ability to access any random-access memory device connected to the FPGA (2).

Реализованный на базе ПЛИС (2) узел окончательной обработки, осуществляющий замещение дефектных элементов, выполнен в составе последовательно связанных узла замещения дефектных элементов (10), телевизионного генератора (12), узла регулировки яркости и контраста (14), узла формирования служебных символов (18), узла цифровой фильтрации (19). Элементы (10) - (19) являются составными ПЛИС (2). Узел замещения дефектных элементов (10) связан с телевизионной памятью, предоставляющей возможность считывания обработанных узлами исходной и промежуточной обработки данных. Узел цифровой фильтрации (19) связан с ЦАП (20).The final processing unit implemented on the basis of FPGA (2), which replaces defective elements, is made up of sequentially connected replacement nodes for defective elements (10), a television generator (12), a brightness and contrast adjustment unit (14), and a service symbol generation unit (18) ), a digital filtering unit (19). Elements (10) - (19) are composite FPGAs (2). The node for replacing defective elements (10) is associated with a television memory that provides the ability to read processed by the nodes of the initial and intermediate data processing. The digital filtering unit (19) is connected to the DAC (20).

АЦП (1) связан с узлом исходной обработки, реализованным на базе ПЛИС (2), посредством АЛУ (6), осуществляющего алгоритмы обработки в отношении поступающих на него с АЦП (1) сигналов.The ADC (1) is connected to the initial processing unit implemented on the basis of the FPGA (2) by means of the ALU (6), which implements the processing algorithms with respect to the signals received from the ADC (1).

В устройстве узлы исходной, промежуточной и окончательной обработки посредством контроллера памяти (11) синхронизированы с обрабатываемым потоком данных.In the device, the nodes of the initial, intermediate and final processing by means of the memory controller (11) are synchronized with the processed data stream.

Для практической реализации устройства возможно, например, использовать следующие электронные компоненты: в качестве ПЛИС (2) - микросхему ПЛИС EP3C120F78017; в качестве ПОС (8) - микросхему процессор ADSP-BF533SBBC500; в качестве контроллера USB (4) - микросхему контроллер USB FT2232HQ; в качестве оперативно запоминающих устройств SDRAM (3), SDRAM (5), SDRAM (7), SDRAM (9), SDRAM (13), SDRAM (17) - микросхему SDRAM MT48LC16M16A2BG-75 IT; в качестве флэш-памяти (15) - микросхему FLASH память M25P64VME6G; в качестве электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства EEPROM (16) -микросхему EEPROM AT25256AN-10SI-2.7; в качестве АЦП (1) - микросхему АЦП ADS850; в качестве ЦАП (20) - микросхему ЦАП AD9762ARU.For the practical implementation of the device it is possible, for example, to use the following electronic components: as FPGAs (2) - FPGA FP3C120F78017 FPGA chip; as PIC (8) - chip processor ADSP-BF533SBBC500; as a USB controller (4) - a FT2232HQ USB controller chip; as random access memory devices SDRAM (3), SDRAM (5), SDRAM (7), SDRAM (9), SDRAM (13), SDRAM (17) - SDRAM chip MT48LC16M16A2BG-75 IT; as flash memory (15) - chip FLASH memory M25P64VME6G; as an electrically reprogrammable read-only memory EEPROM (16) chip EEPROM AT25256AN-10SI-2.7; as an ADC (1) - an ADS850 ADC chip; as the DAC (20), the AD9762ARU DAC chip.

Устройство функционирует следующим образом (см. чертеж).The device operates as follows (see drawing).

Видеосигнал с фотоприемника поступает перед исходной обработкой на АЦП (1), где из аналоговой формы он преобразуется в цифровую. В цифровой форме сигнал подается на узел исходной обработки, реализованный на базе ПЛИС (2), а именно поступает на АЛУ (6), которое осуществляет выполнение алгоритмов коррекции темнового фона или коррекции неоднородной чувствительности элементов. В каждом из этих случаев, синхронно со значением каждой адресной шины оперативно запоминающих устройств, подключенных к ПЛИС (2), - SDRAM (3), (5) и (7) считывается соответствующий массив данных. Каждому адресу памяти соответствует значение пикселя в массиве данных с фотоприемника. В микросхемах SDRAM (3), (5) и (7) хранятся, соответственно, массивы дефектных элементов, коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности и коррекции темнового фона. Считывание данных из указанных оперативно запоминающих устройств происходит синхронно с тактами частоты опроса фотоприемника, что позволяет за один такт частоты опроса получить для АЛУ (6) значения трех переменных для арифметических операций. Это также позволяет в три раза соответственно увеличить полосу пропускания системы по сравнению с использованием последовательного доступа к тем же массивам данных, если они расположены в одном оперативно запоминающем устройстве. Результат арифметических операций записывается в телевизионную память - в одно из оперативно запоминающих устройств телевизионного вывода, SDRAM (13) или SDRAM (17). Шины адреса и данных оперативно запоминающих устройств SDRAM (13) и SDRAM (17) переключаются с частотой смены кадров телевизионного монитора, что позволяет попеременно использовать одно из них для записи обработанных АЛУ (6) данных, а другое для чтения данных и окончательной их обработки.The video signal from the photodetector arrives before the initial processing at the ADC (1), where it is converted from digital form to digital. In digital form, the signal is fed to the initial processing unit, implemented on the basis of FPGA (2), namely, it is transmitted to ALU (6), which implements algorithms for correcting the dark background or correcting the inhomogeneous sensitivity of elements. In each of these cases, in parallel with the value of each address bus of random-access memory devices connected to the FPGA (2), - SDRAM (3), (5) and (7), the corresponding data array is read. Each memory address corresponds to a pixel value in the data array from the photodetector. Arrays of defective elements, correction coefficients of inhomogeneous sensitivity and correction of dark background are stored in the SDRAM microcircuits (3), (5) and (7), respectively. Data is read from the indicated random access memory devices synchronously with the polling frequencies of the photodetector, which allows for one clock cycle of the polling frequency to obtain for ALU (6) the values of three variables for arithmetic operations. It also allows you to triple the correspondingly increase the system bandwidth compared to using sequential access to the same data arrays if they are located in the same random access memory. The result of arithmetic operations is recorded in the television memory - in one of the operational storage devices of the television output, SDRAM (13) or SDRAM (17). The address and data buses of the SDRAM (13) and SDRAM (17) random access memory devices are switched at the frame rate of the television monitor, which allows one of them to be used alternately for recording processed ALU (6) data, and the other for reading data and its final processing.

Совместно с узлом исходной обработки осуществляет свои функции узел промежуточной обработки.Together with the source processing unit, the intermediate processing unit performs its functions.

После выполнения обработки в АЛУ (6), результат которой кроме телевизионной памяти (SDRAM (13) и SDRAM (17)) записывается в промежуточную память SDRAM (9), где данный массив может накапливаться требуемое количество раз и далее обрабатываться процессором ПОС (8). После обработки процессор ПОС (8) пересылает массив данных в синхронные динамические оперативно запоминающие устройства SDRAM (3), (5) и (7). Если положить за полный цикл обработки промежуточных данных 50 кадров, то записывая в промежуточную память SDRAM (9), в первом кадре значение темнового фона, во втором кадре значение скорректированного изображения, а в 48 кадре записывая из промежуточной памяти SDRAM (9) в оперативно запоминающее устройство SDRAM (3) обновленную таблицу дефектных элементов, в 49 кадре записывая из промежуточной памяти SDRAM (9) в оперативно запоминающее устройство SDRAM (5) обновленный массив коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности элементов, в 50 кадре записывая из промежуточной памяти SDRAM (9) в оперативно запоминающее устройство SDRAM (7) усредненный по заданному количеству раз темновой фон массива элементов фотоприемника, то оставшееся время, включая с 3 кадра по 47 кадр, процессор ПОС (8) выполняет накопление темнового фона заданное количество раз, формирует скорректированную таблицу дефектных элементов и обновляет коэффициенты коррекции неоднородной чувствительности в зависимости от температуры наблюдаемого объекта. Кроме того, массивы коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности элементов фотоприемника, хранящиеся во флэш-памяти (15), периодически, в зависимости от внешних условий, переписываются процессором ПОС (8) в промежуточную память SDRAM (9). Также процессор ПОС (8) осуществляет учет времени работы системы и записывает данную информацию в электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство EEPROM (16). Загрузка первичных данных в указанные микросхемы памяти и управление обработкой осуществляется посредством использования USB. Доступ процессора ПОС (8) к каждому оперативно запоминающему устройству осуществляется благодаря контроллеру памяти (11) и позволяет использовать процессор ПОС (8) для чтения-записи массивов данных по каналу контроллер USB (4) персональный компьютер (ПК).After processing in ALU (6), the result of which, in addition to the television memory (SDRAM (13) and SDRAM (17)), is written to the intermediate SDRAM (9), where this array can be accumulated the required number of times and then processed by the PIC processor (8) . After processing, the PIC processor (8) sends the data array to the synchronous dynamic random access memory devices SDRAM (3), (5) and (7). If we put 50 frames for the full cycle of processing intermediate data, then recording in the intermediate SDRAM (9), in the first frame, the value of the dark background, in the second frame the value of the corrected image, and in 48 frames, writing from the intermediate memory SDRAM (9) to the RAM SDRAM device (3) an updated table of defective elements, in frame 49 writing from the intermediate memory SDRAM (9) to the random access memory SDRAM (5) updated array of correction factors for the heterogeneous sensitivity of the elements, in frame 50 recording If the dark background of the array of photodetector elements averaged over the SDRAM (9) from the intermediate memory SDRAM (7) averaged over a specified number of times is dark, then the remaining time, including from 3 frames to 47 frames each, the PIC processor (8) accumulates a dark background for a given amount times, forms an adjusted table of defective elements and updates the correction coefficients of the inhomogeneous sensitivity depending on the temperature of the observed object. In addition, arrays of correction coefficients for the inhomogeneous sensitivity of the photodetector elements stored in flash memory (15) are periodically rewritten by the POS processor (8) into the SDRAM intermediate memory (9) depending on external conditions. The PIC processor (8) also records the operating time of the system and writes this information to the electrically reprogrammable read-only memory EEPROM (16). Downloading primary data to the specified memory chips and processing control is carried out using USB. The access of the PIC processor (8) to each random access memory device is carried out thanks to the memory controller (11) and allows you to use the PIC processor (8) to read and write data arrays through the channel USB controller (4) personal computer (PC).

Узел окончательной обработки осуществляет свои функции следующим образом.The final processing unit performs its functions as follows.

Обработанные при совместном действии узлов исходной и промежуточной обработки данные считываются из оперативно запоминающего устройства SDRAM (13) или SDRAM (17) телевизионной памяти и поступают на узел замещения дефектных элементов (10). Дефектному элементу устанавливается среднее значение от соседних справа и слева полноценных элементов. Сигнал поступает на телевизионный генератор (12) и осуществляется привязка к телевизионным сигналам синхронизации. Далее сигнал поступает на узел регулировки яркости и контраста (14), анализируется массив изображения для формирования значений необходимых при работе автоматических регулировок яркости и контраста. После чего сигнал поступает на узел формирования символов (18), где в массив изображения вставляют символы служебной информации. В завершении окончательной обработки сигнал поступает на узел цифровой фильтрации (19), где происходит непосредственно замещение дефектных элементов на среднее значение от окружающих полноценных элементов и медианная фильтрация изображения.The data processed during the joint action of the nodes of the initial and intermediate processing are read from the operational memory SDRAM (13) or SDRAM (17) of the television memory and fed to the replacement node for defective elements (10). The defective element is set to the average value from the full-fledged elements adjacent to the right and left. The signal is fed to a television generator (12) and linked to the television synchronization signals. Next, the signal enters the brightness and contrast adjustment unit (14), the image array is analyzed to form the values of the automatic brightness and contrast adjustments necessary during operation. After that, the signal enters the symbol forming unit (18), where service information symbols are inserted into the image array. At the end of the final processing, the signal enters the digital filtering unit (19), where the defective elements are directly replaced by the average value from the surrounding high-grade elements and the median image filtering.

Прошедший все стадии обработки цифровой сигнал поступает на ЦАП (20) и преобразуется в аналоговую форму.After passing through all stages of processing, the digital signal is fed to the DAC (20) and converted into analog form.

Таким образом, предлагаемая группа изобретений позволяет выполнять следующие функции: компенсацию фона, коррекцию неоднородной чувствительности элементов фотоприемника, замещение дефектных элементов соседними справа и слева элементами или средним значением от окружающих элементов, масштабирование, вставку символьной информации в изображение, автоматическую и ручную регулировку яркости и контраста изображения, медианную и ФНЧ (фоновую низко частотную) фильтрацию изображения, фильтрацию нерезкого маскирования, накопление кадра компенсации фона, накопление кадров текущего изображения и вывод их среднего кадра, формирование и коррекцию таблицы дефектных элементов в реальном масштабе времени, коррекцию коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности элементов фотоприемника в реальном масштабе времени, загрузку массива коэффициентов коррекции в зависимости от температуры наблюдаемых объектов в реальном масштабе времени, учет времени работы и количества включений прибора, обмен данными с ПК по интерфейсу USB.Thus, the proposed group of inventions allows you to perform the following functions: background compensation, correction of the inhomogeneous sensitivity of the photodetector elements, replacing defective elements with neighboring elements on the right and left or the average value from surrounding elements, scaling, inserting symbolic information into the image, automatic and manual brightness and contrast adjustment image, median and low-pass filter (background low-frequency) image filtering, filtering unsharp masking, frame com sensations of the background, accumulation of frames of the current image and the output of their average frame, the formation and correction of the table of defective elements in real time, the correction of the correction coefficients of the heterogeneous sensitivity of the photodetector elements in real time, the loading of an array of correction coefficients depending on the temperature of the observed objects in real time , accounting of operating time and the number of device starts, data exchange with a PC via USB.

Данные функции отсутствуют, в совокупности, у всех известных технических решений аналогичного назначения и определяют преимущества предлагаемого технического решения, если предлагаемое сравнивать с выбранным прототипом, а также и другими аналогами, при равных условиях, включающих, например, показатели энергопотребления и набор электронных компонентов для его практической реализации. Использование микросхем оперативной памяти типа SDRAM значительно снижает энергопотребление системы.These functions are absent, in aggregate, for all known technical solutions of a similar purpose and determine the advantages of the proposed technical solution, if the proposed one is compared with the selected prototype, as well as other analogues, under equal conditions, including, for example, energy consumption indicators and a set of electronic components for it practical implementation. The use of memory chips such as SDRAM significantly reduces the power consumption of the system.

Claims (16)

1. Способ электронной обработки сигналов фотоприемника при формировании изображения, заключающийся в том, что сигналы с фотоприемника преобразуют из аналоговой формы в цифровую и затем обрабатывают, отличающийся тем, что процесс обработки подразделяют на три стадии - исходную, промежуточную и окончательную, причем исходную и промежуточную стадии осуществляют совместно, на промежуточной стадии при обработке производят процессором накопление полноформатных массивов изображения и осуществляют над ними функции обработки, при этом указанные действия промежуточной стадии выполняют совместно с осуществлением программируемой логической интегральной схемой собственных функций обработки изображения, составляющим содержание исходной стадии, результаты которой записывают в промежуточную память с общими шинами адреса и данных в отношении процессора и программируемой логической интегральной схемы, а также в телевизионную память с индивидуальными шинами адреса и данных, подключенную к программируемой логической интегральной схеме, в свою очередь, после обработки процессором массивы данных пересылают в оперативно запоминающие устройства с индивидуальными шинами адреса и данных, подключенные к программируемой логической интегральной схеме, хранящие данные коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности, коэффициенты коррекции темнового фона и данные дефектных элементов, при реализации процесса обработки посредством процессора осуществляют периодическое, в любой заданный момент времени, обращение к любому упомянутому оперативно запоминающему устройству, подключенному к программируемой логической интегральной схеме, на окончательной стадии, осуществляемой посредством программируемой логической интегральной схемы, данные с выполненной коррекцией неоднородной чувствительности и коррекцией темнового фона считывают из телевизионной памяти и с обновлением по дефектным элементам проводят замещение дефектных элементов, после чего сигнал преобразуют в аналоговую форму.1. The method of electronic processing of the signals of the photodetector when forming an image, which consists in the fact that the signals from the photodetector are converted from analog form to digital and then processed, characterized in that the processing process is divided into three stages - initial, intermediate and final, with the initial and intermediate the stages are carried out jointly, at the intermediate stage during processing, the processor accumulates full-format image arrays and performs processing functions on them, while These actions of the intermediate stage are carried out in conjunction with the implementation of the programmable logic integrated circuit of its own image processing functions, which comprise the contents of the initial stage, the results of which are recorded in the intermediate memory with common address and data buses in relation to the processor and the programmable logic integrated circuit, as well as in the television memory with individual address and data buses connected to a programmable logic integrated circuit, in turn, after processing the processor rum data arrays are sent to random-access memory with individual address and data buses connected to a programmable logic integrated circuit, storing data of correction coefficients of inhomogeneous sensitivity, correction coefficients of the dark background and data of defective elements, when the processing process is implemented by the processor, they are carried out periodically, at any given point in time, access to any mentioned random access memory device connected to a programmable log At the final stage, carried out by means of a programmable logic integrated circuit, the data with the correction of the inhomogeneous sensitivity and the correction of the dark background are read from the television memory and the defective elements are updated with the defective elements, then the signal is converted to the analog form. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на исходной стадии при осуществлении программируемой логической интегральной схемой собственных функций обработки изображения выполняют алгоритмы коррекции темнового фона и/или коррекции неоднородной чувствительности, при этом считывают соответствующий массив данных синхронно со значением адресной шины оперативно запоминающих устройств, хранящих данные коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности, коэффициенты коррекции темнового фона и дефектных элементов, результат выполнения алгоритмов записывают в оперативно запоминающее устройство, являющееся промежуточной памятью, и в одно из двух оперативно запоминающих устройств, являющихся телевизионной памятью, шины адреса и данных которой переключают с частотой смены кадров телевизионного монитора, предоставляя возможность попеременного использования одного из оперативно запоминающих устройств телевизионной памяти для записи исходно обработанных программируемой логической интегральной схемой данных, а другого - для чтения данных и проведения на окончательной стадии замещения дефектных элементов; количество оперативно запоминающих устройств, хранящих данные коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности, коэффициентов коррекции темнового фона и дефектных элементов, выбирают в соответствии с количеством переменных, используемых в алгоритмах обработки, тем самым устанавливая каждому адресу памяти соответствующее значение пикселя в массиве данных с фотоприемника.2. The method according to claim 1, characterized in that at the initial stage, when the programmable logic integrated circuit implements its own image processing functions, dark background correction and / or inhomogeneous sensitivity correction algorithms are performed, while the corresponding data array is read in synchronization with the value of the address memory bus devices storing data of correction coefficients of heterogeneous sensitivity, correction coefficients of the dark background and defective elements, the result of performing al the rhythms are recorded in a random access memory device, which is an intermediate memory, and in one of two random access memory devices, which are a television memory, the address and data buses of which are switched at a frame rate of a television monitor, allowing the alternate use of one of the random access memory devices of a television memory for recording originally processed data by a programmable logic integrated circuit, and the other for reading data and conducting at the final stage adia substitution of defective elements; the number of random-access memory devices storing data of correction coefficients of inhomogeneous sensitivity, correction coefficients of the dark background and defective elements is selected in accordance with the number of variables used in the processing algorithms, thereby setting each memory address with the corresponding pixel value in the data array from the photodetector. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на промежуточной стадии при проведении процессором накопления полноформатных массивов изображения и осуществлении над ними функции обработки массив данных, полученный в результате исходной обработки и записанный в промежуточную память, накапливают требуемое количество раз и обрабатывают процессором, после завершения цикла обработки процессором результирующий массив данных пересылают в оперативно запоминающие устройства, хранящие данные коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности, коэффициентов коррекции темнового фона и дефектных элементов.3. The method according to claim 1, characterized in that at an intermediate stage, when the processor accumulates the full-format image arrays and performs the processing function on them, the data array obtained as a result of the initial processing and recorded in the intermediate memory is accumulated the required number of times and processed by the processor, after completion of the processing cycle by the processor, the resulting data array is sent to random-access memory devices storing data of correction coefficients of heterogeneous sensitivity, to correction factors for dark background and defective elements. 4. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что на промежуточной стадии при выполнении функции обработки за счет записи промежуточных данных программируемой логической интегральной схемой в промежуточную память в начальных кадрах полного цикла обработки - значения темнового фона и значения скорректированного изображения, а в последних кадрах записи из промежуточной памяти в оперативно запоминающие устройства, хранящие данные коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности, коэффициентов коррекции темнового фона и данные дефектных элементов, - обновленной таблицы дефектных элементов, обновленного массива коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности и усредненного в соответствии с заданным количеством раз темнового фона, в течение времени, равного времени за вычетом из полного цикла обработки упомянутых кадров, процессором осуществляют накопление массива данных темнового фона заданное количество раз, формируют скорректированную таблицу дефектных элементов и обновляют коэффициенты коррекции неоднородной чувствительности.4. The method according to claim 1 or 3, characterized in that at an intermediate stage, when the processing function is performed by recording the intermediate data by a programmable logic integrated circuit in the intermediate memory in the initial frames of the complete processing cycle, the values of the dark background and the value of the corrected image, and the last frames of the recording from the intermediate memory into random access memory devices storing data of correction coefficients of inhomogeneous sensitivity, correction coefficients of the dark background and the data are defective elements, - an updated table of defective elements, an updated array of correction coefficients of inhomogeneous sensitivity and averaged in accordance with a given number of times the dark background, for a time equal to time minus the above frames from the full processing cycle, the processor accumulates the data array of the dark background a specified number of times form an adjusted table of defective elements and update the correction coefficients of the inhomogeneous sensitivity. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что на окончательной стадии при считывании данных с выполненной коррекцией неоднородной чувствительности и коррекцией темнового фона из телевизионной памяти и проведении замещения дефектных элементов данные, прошедшие предшествующие совместные стадии обработки, считывают из одного из запоминающих устройств телевизионной памяти, дефектному элементу устанавливают среднее значение от соседних справа и слева полноценных элементов, после чего осуществляют привязку к телевизионным сигналам синхронизации, затем регулируют яркость и контраст, далее в массив изображения вставляют символы служебной информации и осуществляют непосредственно замещение дефектного элемента на среднее значение от окружающих полноценных элементов и медианную фильтрацию изображения.5. The method according to claim 1, characterized in that at the final stage, when reading data with the correction of the inhomogeneous sensitivity and correcting the dark background from the television memory and replacing the defective elements, data that passed the previous joint processing stages is read from one of the television storage devices memory, defective element set the average value from the neighboring on the right and left of the full elements, and then carry out the binding to television synchronization signals and then adjust the brightness and contrast, the array further inserted image and overhead information symbols is carried out directly replacing a defective element on the average value of the surrounding elements of full and median filtering the image. 6. Способ по п.2, отличающийся тем, что на окончательной стадии при считывании данных с выполненной коррекцией неоднородной чувствительности и коррекцией темнового фона из телевизионной памяти и проведении замещения дефектных элементов данные, прошедшие предшествующие совместные стадии обработки, считывают из одного из запоминающих устройств телевизионной памяти, дефектному элементу устанавливают среднее значение от соседних справа и слева полноценных элементов, после чего осуществляют привязку к телевизионным сигналам синхронизации, затем регулируют яркость и контраст, далее в массив изображения вставляют символы служебной информации и осуществляют непосредственно замещение дефектного элемента на среднее значение от окружающих полноценных элементов и медианную фильтрацию изображения.6. The method according to claim 2, characterized in that at the final stage, when reading data with the correction of inhomogeneous sensitivity and correcting the dark background from the television memory and replacing the defective elements, the data that passed the previous joint processing stages is read from one of the television storage devices memory, defective element set the average value from the neighboring on the right and left of the full elements, and then carry out the binding to television synchronization signals and then adjust the brightness and contrast, the array further inserted image and overhead information symbols is carried out directly replacing a defective element on the average value of the surrounding elements of full and median filtering the image. 7. Способ по п.1, или 2, или 5, или 6, отличающийся тем, что разделение действий исходной и окончательной стадий обработки осуществляют посредством телевизионной памяти из двух оперативно запоминающих устройств с индивидуальными шинами адреса и данных, которые переключают с частотой смены кадров телевизионного монитора, предоставляя возможность попеременного использования одного из оперативно запоминающих устройств телевизионной памяти для записи обработанных программируемой логической интегральной схемой и процессором данных, а другого - для чтения данных и проведения окончательной стадии обработки.7. The method according to claim 1, or 2, or 5, or 6, characterized in that the separation of the actions of the initial and final stages of the processing is carried out by means of television memory from two random-access memory devices with individual address and data buses, which switch with a frame rate a television monitor, providing the possibility of alternately using one of the operative storage devices of the television memory for recording data processed by a programmable logic integrated circuit and processor, and another go - for reading data and conducting the final stage of processing. 8. Устройство электронной обработки сигналов фотоприемника при формировании изображения, содержащее аналогово-цифровой преобразователь, программируемую логическую интегральную схему, процессор, цифроаналоговый преобразователь, отличающееся тем, что на базе программируемой логической интегральной схемы реализован узел исходной обработки, осуществляющий собственные функции обработки изображения, и узел окончательной обработки, осуществляющий замещение дефектных элементов, на базе процессора реализован узел промежуточной обработки, накапливающий полноформатные массивы изображения и осуществляющий над ними функции обработки, который связан с узлом исходной обработки посредством промежуточной памяти с общими шинами адреса и данных, с возможностью обращения к промежуточной памяти процессора и программируемой логической интегральной схемы для записи и считывания данных, аналогово-цифровой преобразователь связан с узлом исходной обработки, узел исходной обработки снабжен оперативно запоминающими устройствами, подключенными к программируемой логической интегральной схеме, с индивидуальными шинами адреса и данных, в количестве, равном количеству переменных, используемых в алгоритмах обработки, причем процессор выполнен с возможностью обращения к любому оперативно запоминающему устройству, подключенному к программируемой логической интегральной схеме, узел исходной обработки связан с узлом окончательной обработки посредством телевизионной памяти, подключенной к программируемой логической интегральной схеме, а узел окончательной обработки связан с цифроаналоговым преобразователем.8. A device for electronic processing of signals of a photodetector during image formation, comprising an analog-to-digital converter, a programmable logic integrated circuit, a processor, a digital-to-analog converter, characterized in that, on the basis of a programmable logic integrated circuit, an initial processing unit that implements its own image processing functions and a node final processing, performing the replacement of defective elements, an intermediate processing unit is implemented on the basis of the processor and, accumulating full-format image arrays and performing processing functions over them, which is connected to the source processing unit via intermediate memory with shared address and data buses, with the ability to access the intermediate processor memory and programmable logic integrated circuit for writing and reading data, analog-digital the converter is connected to the initial processing unit, the initial processing unit is equipped with online storage devices connected to a programmable logic integra an individual circuit with individual address and data buses in an amount equal to the number of variables used in the processing algorithms, the processor being configured to access any random access memory connected to the programmable logic integrated circuit, the initial processing unit is connected to the final processing unit by television memory connected to a programmable logic integrated circuit, and the final processing unit is connected to a digital-to-analog converter. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что узел исходной обработки, осуществляющий собственные функции обработки изображения, реализованный на базе программируемой логической интегральной схемы, выполнен в составе арифметико-логического устройства программируемой логической интегральной схемы; узел исходной обработки снабжен оперативно запоминающими устройствами, подключенными к программируемой логической интегральной схеме, с индивидуальными шинами адреса и данных в количестве, равном количеству переменных, используемых в алгоритмах обработки, а именно синхронным динамическим оперативно запоминающим устройством хранения дефектных элементов, синхронным динамическим оперативно запоминающим устройством хранения коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности элементов, синхронным динамическим оперативно запоминающим устройством хранения коэффициентов коррекции темнового фона; арифметико-логическое устройство связано с указанными оперативно запоминающими устройствами через контроллер памяти.9. The device according to claim 8, characterized in that the initial processing unit that performs its own image processing functions, implemented on the basis of a programmable logic integrated circuit, is made as part of an arithmetic-logic device of a programmable logic integrated circuit; the initial processing unit is equipped with random-access memory connected to a programmable logic integrated circuit with individual address and data buses in an amount equal to the number of variables used in the processing algorithms, namely, a synchronous dynamic random-access memory device for storing defective elements, a synchronous dynamic random-access memory device correction factors for the heterogeneous sensitivity of the elements, synchronous dynamic operative storage huge capacity storage device the correction coefficients dark background; the arithmetic-logical device is connected to the specified operational storage devices through a memory controller. 10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что телевизионная память, подключенная к программируемой логической интегральной схеме, выполнена в составе первого и второго синхронных динамических оперативно запоминающих устройств хранения данных изображения, которые подключены к программируемой логической интегральной схеме посредством контроллера памяти, оперативно запоминающие устройства телевизионной памяти выполнены с индивидуальными шинами адреса и данных, с возможностью переключения их с частотой смены кадров телевизионного монитора, обеспечивая использование одного из них для записи обработанных узлом исходной обработки данных, а другого - для чтения данных и окончательной обработки.10. The device according to claim 8, characterized in that the television memory connected to the programmable logic integrated circuit is made up of the first and second synchronous dynamic random-access memory devices for storing image data that are connected to the programmable logic integrated circuit via a memory controller television memory devices are made with individual address and data buses, with the ability to switch them with a frame rate of a television monitor ora, ensuring the use of one of them for recording the data processed by the node of the initial processing, and the other for reading the data and final processing. 11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что узел промежуточной обработки, реализованный на базе процессора, накапливающий полноформатные массивы изображения и осуществляющий над ними функции обработки, выполнен в составе непосредственно процессора, контроллера USB, с которым связан процессор для доступа к персональному компьютеру, флэш-памяти, связанной с процессором, хранящей массивы коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности и темнового фона для периодической, при необходимости, их перезаписи процессором в промежуточную память, электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства, связанного с процессором для осуществления учета времени работы.11. The device according to claim 8, characterized in that the intermediate processing unit, implemented on the basis of the processor, accumulating full-format image arrays and performing processing functions on them, is made as a part of the processor itself, the USB controller, with which the processor is connected to access a personal computer flash memory associated with the processor, storing arrays of correction coefficients of inhomogeneous sensitivity and a dark background for periodic, if necessary, their rewriting by the processor in the intermediate kneading, electrically reprogrammable read-only memory associated with the processor for work time tracking. 12. Устройство по п.8, отличающееся тем, что промежуточная память с общими шинами адреса и данных, с возможностью обращения к ней процессора и программируемой логической интегральной схемы для записи и считывания данных выполнена в составе синхронного динамического оперативно запоминающего устройства, для достижения возможности обращения к ней программируемой логической интегральной схемы выводы процессора реализованы с возможностью переключения в третье состояние.12. The device according to claim 8, characterized in that the intermediate memory with shared address and data buses, with the possibility of access to it by a processor and a programmable logic integrated circuit for writing and reading data, is made as part of a synchronous dynamic random-access memory device, to achieve the possibility of access to it a programmable logic integrated circuit, the processor pins are implemented with the ability to switch to the third state. 13. Устройство по п.8, отличающееся тем, что подключение шин адреса и данных процессора к программируемой логической интегральной схеме выполнено с возможностью обращения к любому оперативно запоминающему устройству, подключенному к программируемой логической интегральной схеме, посредством использования контроллера памяти.13. The device according to claim 8, characterized in that the connection of the address bus and processor data to the programmable logic integrated circuit is configured to access any random access memory connected to the programmable logic integrated circuit by using a memory controller. 14. Устройство по п.8, отличающееся тем, что реализованный на базе программируемой логической интегральной схемы узел окончательной обработки, осуществляющий замещение дефектных элементов, выполнен в составе последовательно связанных узла замещения дефектных элементов, телевизионного генератора, узла регулировки яркости и контраста, узла формирования служебных символов, узла цифровой фильтрации и связан посредством последнего с телевизионной памятью, предоставляющей возможность считывания обработанных узлами исходной и промежуточной обработки данных, а узел цифровой фильтрации связан с цифроаналоговым преобразователем.14. The device according to claim 8, characterized in that the final processing unit implemented on the basis of the programmable logic integrated circuit, which replaces the defective elements, is made up of sequentially connected defective element replacement unit, a television generator, a brightness and contrast adjustment unit, a service forming unit characters, the digital filtering node and is connected through the latter with a television memory that provides the ability to read processed by the nodes of the source and intermediate data processing, and the digital filtering node is connected to a digital-to-analog converter. 15. Устройство по п.8, отличающееся тем, что аналогово-цифровой преобразователь связан с узлом исходной обработки, реализованным на базе программируемой логической интегральной схемы, посредством арифметико-логического устройства, осуществляющего алгоритмы обработки в отношении поступающих на него с аналогово-цифрового преобразователя сигналов.15. The device according to claim 8, characterized in that the analog-to-digital converter is connected to the initial processing unit, implemented on the basis of a programmable logic integrated circuit, by means of an arithmetic-logical device that implements processing algorithms in relation to signals received from the analog-to-digital converter . 16. Устройство по п.8, отличающееся тем, что узлы исходной, промежуточной и окончательной обработки посредством контроллера памяти синхронизированы с обрабатываемым потоком данных. 16. The device according to claim 8, characterized in that the nodes of the initial, intermediate and final processing by the memory controller are synchronized with the processed data stream.
RU2009147879/09A 2009-12-22 2009-12-22 Method of electronic processing of photodetector signals in image formation and device for its realisation RU2423016C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009147879/09A RU2423016C1 (en) 2009-12-22 2009-12-22 Method of electronic processing of photodetector signals in image formation and device for its realisation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009147879/09A RU2423016C1 (en) 2009-12-22 2009-12-22 Method of electronic processing of photodetector signals in image formation and device for its realisation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2423016C1 true RU2423016C1 (en) 2011-06-27

Family

ID=44739452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009147879/09A RU2423016C1 (en) 2009-12-22 2009-12-22 Method of electronic processing of photodetector signals in image formation and device for its realisation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2423016C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014182754A1 (en) * 2013-05-10 2014-11-13 BAE Systems Imaging Solutions, Inc. Customizable image acquisition sensor and processing system
RU2641251C1 (en) * 2013-12-19 2018-01-16 Нр Электрик Ко., Лтд. Method and device for automatic signal exchange between on-board multicards of central processor
RU185693U1 (en) * 2018-07-27 2018-12-14 Акционерное общество "Особое конструкторско-технологическое бюро "Омега" Thermal Imaging Device
RU2679547C1 (en) * 2018-03-13 2019-02-11 Закрытое акционерное общество "ЭЛСИ" Method of compensation of geometric noise of matrix photo receiver
RU2711723C1 (en) * 2019-10-29 2020-01-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" Method of compensating for geometrical noise of a matrix photodetector
RU2743773C1 (en) * 2020-08-17 2021-02-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования. "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Image processing device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КРЕМИС И.И, ОДНОЛЬКО Ю.Ф. Способы и принципы построения алгоритмов ЦОС многоэлементного фотоприемного устройства ИК-диапазона на основе микросхемы программируемой логики. Прикладная физика, №3. - М., 2008. с.с.101-111. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014182754A1 (en) * 2013-05-10 2014-11-13 BAE Systems Imaging Solutions, Inc. Customizable image acquisition sensor and processing system
RU2641251C1 (en) * 2013-12-19 2018-01-16 Нр Электрик Ко., Лтд. Method and device for automatic signal exchange between on-board multicards of central processor
RU2679547C1 (en) * 2018-03-13 2019-02-11 Закрытое акционерное общество "ЭЛСИ" Method of compensation of geometric noise of matrix photo receiver
RU185693U1 (en) * 2018-07-27 2018-12-14 Акционерное общество "Особое конструкторско-технологическое бюро "Омега" Thermal Imaging Device
RU2711723C1 (en) * 2019-10-29 2020-01-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" Method of compensating for geometrical noise of a matrix photodetector
RU2743773C1 (en) * 2020-08-17 2021-02-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования. "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Image processing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2423016C1 (en) Method of electronic processing of photodetector signals in image formation and device for its realisation
KR101524737B1 (en) Data processor, solid-state imaging device, imaging device, and electronic apparatus
JP5076568B2 (en) DATA PROCESSING METHOD, DATA PROCESSING DEVICE, SOLID-STATE IMAGING DEVICE, IMAGING DEVICE, ELECTRONIC DEVICE
JP5040427B2 (en) DATA PROCESSING METHOD, DATA PROCESSING DEVICE, SOLID-STATE IMAGING DEVICE, IMAGING DEVICE, ELECTRONIC DEVICE
JP4786631B2 (en) Solid-state imaging device, imaging device
TWI429283B (en) Imaging sensor having reduced column fixed pattern noise
KR20130026393A (en) Solid-state imaging apparatus and method of driving the same
US8218038B2 (en) Multi-phase black level calibration method and system
JP2010520707A (en) Method and apparatus for improving and controlling the dynamic range of an image sensor
CN106464819A (en) Signal-processing device, control method, image-capturing element, and electronic apparatus
JP2010538561A (en) Wide dynamic range CMOS image sensor
JP2008136043A (en) Solid-state imaging device and imaging device
JP2008118634A (en) Data processing device, solid-state imaging device, imaging device, and electronic apparatus
JP2012151664A (en) Solid-state imaging apparatus
JP6336286B2 (en) IMAGING DEVICE, IMAGING SYSTEM, IMAGING DEVICE CONTROL METHOD, AND IMAGING DEVICE HAVING IMAGING DEVICE
JP4827524B2 (en) Imaging device
CN108462840A (en) Imaging sensor
JP5489739B2 (en) Signal processing apparatus, imaging apparatus, and signal processing method
JP7204480B2 (en) IMAGING DEVICE, IMAGING SYSTEM, MOVING OBJECT, AND IMAGING DEVICE CONTROL METHOD
US10666887B2 (en) Imaging device and camera system that controls an operation current of a comparator during analog to digital conversion of a second pixel based on the digital signal of a previous pixel
CN111050096B (en) Local exposure sensor and operation method thereof
RU85781U1 (en) DEVICE FOR ELECTRONIC PROCESSING OF SIGNALS OF MATRIX PHOTO RECEPTION DEVICES
US20120038806A1 (en) Image shooting device
US20080074512A1 (en) Digital image sensor and noise cancellation operation method
JP2003032709A (en) Semiconductor imaging apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191223