RU2502210C1

RU2502210C1 - Method for computer detection of fringe pattern image signal and television system for realising said method

Info

Publication number: RU2502210C1
Application number: RU2012114886/07A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Михайлович Смелков
Original assignee: Вячеслав Михайлович Смелков
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2013-12-20

Abstract

FIELD: information technology.

SUBSTANCE: in the CCD array of a television camera, charge packets of "long" and "short" adjacent frames (half-frames) are transferred from a photodetector section with frame (half-frame) frequency into a memory section and summed therein; the useful image signal with period 2T_K which is accumulated in charge form is read from the photodetector, where T_K is the period of a frame in progressive scanning mode of the video signal or half-frame in interleaved scanning mode; a useful composite video signal is formed at the output of the television camera, which is transmitted to the "video" input of the computer with period 2T_K; the useful video signal with period 2T_K is read from the computer memory and optimisation of recursive filtering of the recorded image signal is performed on the image displayed on the monitor screen by remote selection from the computer of the duration of "short" exposure in the television camera.

EFFECT: high quality of recording an image signal by increasing the signal-to-noise ratio of the television camera and making adjustments on recursive filtering of the video signal directly from the computer.

4 cl, 7 dwg, 1 tbl

Description

Предполагаемое изобретение относится к телевизионной технике и преимущественно может быть использовано в системах анализа интерферограмм, в телекамерах которых в качестве датчиков видеосигнала применены матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС).The alleged invention relates to television technology and can mainly be used in systems for the analysis of interferograms, in television cameras of which sensors of charge-coupled devices (CCD matrices) are used as video signal sensors.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать способ компьютерной регистрации сигнала изображения интерферограмм [1], заключающийся в том, что в телекамере световой поток от интерференционной картины контролируемого объекта проецируют на мишень матрицы ПЗС, принудительно реализуют в фотоприемнике «длинное» и «короткое» накопление информационных зарядов в смежных кадрах в режиме прогрессивной развертки видеосигнала или в смежных полукадрах в режиме чересстрочной развертки, формируют на выходе фотоприемника мультиплексный видеосигнал, а на выходе датчика телевизионного сигнала - мультиплексный телевизионный сигнал, осуществляют демультиплексирование телевизионного сигнала путем суммирования прямого и задержанного видеосигналов и транслируют демультиплексированный телевизионный сигнал с выхода «Видео» телекамеры на вход «Видео» компьютера, записывают видеосигнал в память компьютера, воспроизводят видеосигнал записи на экране монитора компьютера, а в телекамере по наблюдаемому на экране компьютера изображению выполняют регулировку степени рекурсивной фильтрации видеосигнала.The closest in technical essence to the claimed invention should be considered a method of computer recording the image signal of interferograms [1], which consists in the fact that in the camera the light flux from the interference pattern of the controlled object is projected onto the target of the CCD matrix, forcibly implemented in the photodetector “long” and “short” "The accumulation of information charges in adjacent frames in the progressive scan of the video signal or in adjacent half frames in the interlaced mode, form at the output of the receiver is a multiplex video signal, and at the output of the television signal sensor a multiplex television signal, the television signal is demultiplexed by summing the direct and delayed video signals and the demultiplexed television signal is transmitted from the Video output of the camera to the Video input of the computer, the video signal is recorded in the computer’s memory, the recording video signal on the computer monitor screen, and in the camera according to the image observed on the computer screen adjust the degree of recursive filtering of the video signal.

Недостатком прототипа [1] является невысокое качество записи сигнала изображения из-за неучтенного воздействия собственных шумов фотоприемника телекамеры в процессе преобразования «свет-сигнал», а также отсутствие необходимых технологических возможностей при выполнении регулировочных работ по рекурсивной фильтрации.The disadvantage of the prototype [1] is the low quality of the image signal recording due to the unaccounted for exposure to the noise of the camera’s photodetector during the “light-signal” conversion, as well as the lack of necessary technological capabilities when performing adjustment work on recursive filtering.

Задача изобретения - повышение качества записи сигнала изображения путем повышение отношения сигнал/шум телекамеры и выполнения регулировочных работ по рекурсивной фильтрации видеосигнала непосредственно с компьютера.The objective of the invention is to improve the recording quality of the image signal by increasing the signal-to-noise ratio of the camera and performing adjustment work on the recursive filtering of the video signal directly from the computer.

Прототип устройства предполагаемого изобретения - телевизионная система для компьютерной регистрации сигнала изображения интерферограмм [1] имеет в своем составе на передающей стороне телекамеру, содержащую последовательно расположенные и оптически связанные объектив и датчик телевизионного сигнала, сенсором которого является матрица ПЗС, состоящая из последовательно связанных зарядовой связью фотоприемной секции, горизонтального регистра и блока преобразования заряда в напряжение (БПЗН), в состав датчика телевизионного сигнала входит также генератор управляющих импульсов (ГУИ), состоящий из последовательно соединенных временного контроллера и преобразователя уровней (ПУ), и сигнальный процессор, информационный вход которого подключен к выходу БПЗН матрицы ПЗС, а выход является выходом «Видео» телекамеры, а в состав телекамеры - также RS-триггер, счетчик-делитель и коммутатор, при этом управляющие входы фотоприемной секции матрицы ПЗС подключены к первому выходу ПУ, второй выход которого подключен к управляющим входам горизонтального регистра матрицы ПЗС, второй выход временного контроллера подключен к тактовому входу сигнального процессора, третий выход временного контроллера - к тактовому входу RS-триггера, объединенному с входом счетчика-делителя, прямой выход RS-триггера подключен соответственно к первому управляющему входу коммутатора и к первому управляющему входу временного контроллера, второй управляющий вход которого подключен к выходу коммутатора, второй управляющий вход которого подключен к выходу счетчика-делителя, причем S-вход RS-триггера является входом «Пуск» телекамеры, а R-вход RS-триггера - входом «Стоп» телекамеры, а между блоками передающей и приемной стороны системы - линию связи, обеспечивающую по жилам кабеля трансляцию управляющих сигналов «Пуск», «Стоп» с компьютера на телекамеру и сигнала «Видео» с телекамеры на компьютер.The prototype of the device of the alleged invention is a television system for computer recording the image signal of interferograms [1] incorporates a television camera on the transmitting side, containing a sequentially located and optically coupled lens and a television signal sensor, the sensor of which is a CCD matrix consisting of photodetector connected in series with charge communication section, horizontal register and block conversion of charge into voltage (BPS), the composition of the television signal sensor in There is also a control pulse generator (GUI), consisting of a series-connected time controller and a level converter (PU), and a signal processor, the information input of which is connected to the output of the CCD sensor of the CCD, and the output is the output of the "Video" camera, and the camera also a RS-trigger, counter-divider and switch, while the control inputs of the photodetector section of the CCD matrix are connected to the first output of the control panel, the second output of which is connected to the control inputs of the horizontal register of the CCD matrix, the second the output of the temporary controller is connected to the clock input of the signal processor, the third output of the temporary controller is connected to the clock input of the RS-trigger combined with the input of the divider counter, the direct output of the RS-trigger is connected respectively to the first control input of the switch and the first control input of the temporary controller, the second the control input of which is connected to the output of the switch, the second control input of which is connected to the output of the counter-divider, and the S-input of the RS-trigger is the “Start” input of the camera, and the R-input RS-flip-flop - with the input “Stop” of the camera, and between the blocks of the transmitting and receiving sides of the system — a communication line that provides the start, stop control signals from the computer to the camera and the “Video” signal from the camera to the computer through the cable wires.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемом способе компьютерной регистрации сигнала изображения интерферограмм заключающемся в том, что в телекамере световой поток от интерференционной картины контролируемого объекта проецируют на фотоприемную секцию матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС), принудительно реализуют в фотоприемной секции матрицы ПЗС «длинное» и «короткое» накопление информационных зарядов в смежных кадрах (полукадрах) с периодом Т_к где Т_к - период кадра (полукадра), транслируют композитный видеосигнал телекамеры по линии связи на вход «видео» компьютера, записывают видеосигнал в память компьютера, воспроизводят видеосигнал записи на экране монитора компьютера, согласно предлагаемому способу зарядовые пакеты «длинного» и «короткого» смежных кадров (полукадров) переносят из фотоприемной секции с частотой кадров (полукадров) в секцию памяти матрицы ПЗС и суммируют их в ней, считывают из фотоприемника накопленный в зарядовой форме полезный сигнал изображения с периодом 2Т_к, формируют на выходе телекамеры полезный композитный видеосигнал, поступающий на вход «видео» компьютера с периодом 2Т_к, считывают из памяти компьютера полезный видеосигнал с периодом Т_к, а по наблюдаемому на экране монитора изображению выполняют оптимизацию рекурсивной фильтрации записываемого сигнала изображения путем дистанционного выбора с компьютера длительности «короткой» экспозиции в телекамере.The problem is solved in that in the claimed method of computer recording an image signal of interferograms consisting in the fact that in a television camera the light flux from the interference pattern of a controlled object is projected onto the photodetector section of a charge-coupled device matrix (CCD matrix), it is forcibly implemented in the photodetector section of a CCD matrix " long "and" short "accumulation of information charges in adjacent frames (half frames) with a period of T _to where T _to is the frame period (half frame), broadcast a composite video signal Al cameras on the communication line to the input of the “video” of the computer, record the video signal in the computer’s memory, reproduce the video signal recording on the computer screen, according to the proposed method, the charge packets of “long” and “short” adjacent frames (half frames) are transferred from the photodetector section with a frame rate (half-frame) in the memory section CCD and summing them in it, read from the photodetector charge accumulated in image form a useful signal with a period of 2T _to form the output composite video cameras useful Igna arriving at the input "video" computer with a period of 2T _to read from the computer memory the useful video signal with a period T _c and the observed on the monitor image operate optimization recursive filtering of recording image signal by remote selection from a computer the length of the "short" exposure TV camera.

Поставленная задача в заявляемой телевизионной системе, предназначенной для осуществления заявленного способа, решается тем, что в устройство прототипа, имеющее в своем составе на передающей стороне телекамеру, содержащую последовательно расположенные и оптически связанные объектив и матрицу ПЗС, состоящую из последовательно связанных зарядовой связью фотоприемной секции, горизонтального регистра и блока преобразования заряда в напряжение (БПЗН), а также генератор управляющих импульсов (ГУИ), состоящий из последовательно соединенных временного контроллера и первого преобразователя уровней (ПУ), сигнальный процессор, информационный вход которого подключен к выходу БПЗН матрицы ПЗС, а выход является выходом «видео» телекамеры, RS-триггер, счетчик-делитель и коммутатор, при этом управляющие входы фотоприемной секции матрицы ПЗС подключены к первому выходу первого ПУ, второй выход которого подключен к управляющим входам горизонтального регистра матрицы ПЗС, второй выход временного контроллера подключен к тактовому входу сигнального процессора, третий выход временного контроллера - к тактовому входу RS-триггера, объединенному с входом счетчика-делителя, прямой выход RS-триггера подключен соответственно к первому управляющему входу коммутатора и к первому управляющему входу временного контроллера, второй управляющий вход которого подключен к выходу коммутатора, второй управляющий вход которого подключен к выходу счетчика-делителя, причем S-вход RS-триггера является входом «Пуск» телекамеры, а R-вход RS-триггера - входом «Стоп» телекамеры, а между блоками передающей и приемной стороны системы - линию связи, обеспечивающую по жилам кабеля трансляцию управляющих сигналов «Пуск», «Стоп» с компьютера на телекамеру и сигнала «Видео» с телекамеры на компьютер, при этом на кристалл матрицы ПЗС телекамеры прототипа между фотоприемной секцией и горизонтальным регистром введена секция памяти, связанная с ними зарядовой связью, а в состав ГУИ телекамеры прототипа введены последовательно включенные формирователь импульсов (ФИ) и второй ПУ, выход которого подключен к управляющим входам секции памяти матрицы ПЗС, первый управляющий вход ФИ подключен к третьему выходу временного контроллера, второй управляющий вход ФИ - к выходу счетчика-делителя, третий управляющий вход ФИ - к прямому выходу RS-триггера, а тактовый вход к четвертому выходу временного контроллера, в разъем расширения на материнской плате компьютера дополнительно установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной компьютера и предназначенная для преобразования входного аналогового видеосигнала в цифровую форму, ввода цифрового видеосигнала в оперативную память с периодом 2Т_к, и вывода из нее с периодом Т_к, причем в компьютере обеспечивается и формирование управляющего сигнала «Код экспозиции», а в линию связи введены дополнительные жилы кабеля для выполнения соединения сигнала «Код экспозиции» на компьютере с входом этого сигнала в телекамере, при этом выход видеосигнала платы видео является выходом сигнала изображения интерферограмм телевизионной системы.The problem in the claimed television system, designed to implement the claimed method, is solved by the fact that in the prototype device, which has on its transmitting side a television camera containing sequentially located and optically coupled lens and a CCD, consisting of series-connected charge-coupled photodetector sections, horizontal register and block conversion of charge into voltage (BPS), as well as a control pulse generator (GUI), consisting of series-connected x temporary controller and the first level converter (PU), a signal processor, the information input of which is connected to the output of the CCD sensor of the CCD, and the output is the output of the "video" camera, RS-trigger, counter-divider and switch, while the control inputs of the photodetector section of the matrix CCDs are connected to the first output of the first control panel, the second output of which is connected to the control inputs of the horizontal register of the CCD, the second output of the temporary controller is connected to the clock input of the signal processor, the third output is temporarily about the controller - to the clock input of the RS-trigger, combined with the input of the divider counter, the direct output of the RS-trigger is connected respectively to the first control input of the switch and to the first control input of the temporary controller, the second control input of which is connected to the output of the switch, the second control input of which connected to the output of the counter-divider, and the S-input of the RS-trigger is the “Start” input of the camera, and the R-input of the RS-trigger is the input “Stop” of the camera, and between the blocks of the transmitting and receiving sides of the system is the communication line that provides start-up, stop, control signals from the computer to the camera and the video signal from the camera to the computer along the cable cores, while the memory section associated with them is inserted into the crystal of the CCD matrix of the prototype camera between the photo-receiving section and the horizontal register charge communication, and a pulse shaper (FI) and a second control unit, the output of which is connected to the control inputs of the memory section of the CCD matrix, are introduced into the GUI television camera of the prototype, the first control input of the FI is connected to the third output of the temporary controller, the second control input of the FI to the output of the divider counter, the third control input of the FI to the direct output of the RS trigger, and the clock input to the fourth output of the temporary controller, an additional video card is installed in the expansion connector on the computer’s motherboard, coordinated via input / output channels, control and power supply with a computer bus and designed to convert the input analog video signal to digital form, input the digital video signal into RAM with a period of 2T _to , and output from it with a period of T _to , and the computer also provides the formation of a control signal “Exposure Code”, and additional cable strands are introduced into the communication line to connect the signal “Exposure Code” on the computer with the input of this signal in the television camera, The video signal output of the video card is the output of the image signal of the interferograms of the television system.

Сопоставительный анализ с прототипом [1] показывает, что заявляемый способ отличается, во-первых, наличием нового признака (действия), заключающемся в суммировании в матрице ПЗС информационных зарядовых пакетов смежных кадров (полукадров).Comparative analysis with the prototype [1] shows that the claimed method differs, firstly, by the presence of a new feature (action), which consists in summing in the CCD matrix information charge packets of adjacent frames (half frames).

При этом информационный (полезный) видеосигнал считывается из фотоприемника не с периодом Т_к, (как в прототипе), а с периодом 2Т_к, благодаря чему шумовая составляющая уменьшается в

раза. Соответственно, по отношению к прототипу, в

раз увеличивается отношение сигнал/шум (ψ) на выходе телекамеры, а, следовательно, и ψ для регистрируемого в компьютере видеосигнала.In this case, the information (useful) video signal is not read from the photodetector with a period of T _k (as in the prototype), but with a period of 2T _k , due to which the noise component decreases in

times. Accordingly, in relation to the prototype, in

times increases the signal-to-noise ratio (ψ) at the output of the camera, and, consequently, ψ for the video signal recorded in the computer.

Второе отличие заявляемого способа определяется условием осуществления одного из признаков (действий), а именно: выбором оператором оптимальной длительности «короткой» экспозиции фотоприемника, т.е. не в телекамере, по месту расположения элемента регулировки, а при помощи дистанционного управления с компьютера.The second difference of the proposed method is determined by the condition for the implementation of one of the signs (actions), namely: the operator selects the optimal duration of the "short" exposure of the photodetector, i.e. not in the camera, at the location of the adjustment element, but using remote control from a computer.

В результате реализации такого условия осуществления действий обеспечивается крайне желательное удобство выполнения регулировочных работ по оптимизации видеосигнала записи для регистрации интерферограмм.As a result of the implementation of such a condition for the implementation of actions, it is extremely desirable to carry out adjustment work to optimize the recording video signal for recording interferograms.

Совокупность известных и новых признаков не известна из уровня техники, поэтому заявляемый способ отвечает требованию новизны.The combination of known and new features is not known from the prior art, therefore, the claimed method meets the requirement of novelty.

Сопоставительный анализ с прототипом [1] показывает, что заявляемая телевизионная система отличается наличием новых блоков, в числе которых: секция памяти на общем на кристалле матрицы ПЗС, ФИ и второй ПУ - в составе ГУИ, плата видео в компьютере; наличием новых связей между новыми и остальными блоками соответственно в составе телекамеры и компьютера, а также дополнительными жилами кабеля в линии связи.Comparative analysis with the prototype [1] shows that the claimed television system is characterized by the presence of new units, including: a memory section on a common CCD matrix on a chip, a FI and a second PU - as part of the GUI, a video card in a computer; the presence of new connections between the new and other units, respectively, as part of the camera and computer, as well as additional cable cores in the communication line.

Совокупность известных и новых признаков заявляемого устройства не известна из уровня техники, поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизны.The combination of known and new features of the claimed device is not known from the prior art, therefore, the proposed technical solution meets the criterion of novelty.

В заявляемом решении необходимое для рекурсивной фильтрации суммирование прямого и задержанного видеосигналов производится с выигрышем в отношении сигнал/шум за счет снижения шумовой составляющей.In the claimed solution, the summation of the direct and delayed video signals necessary for recursive filtering is performed with a gain in the signal-to-noise ratio by reducing the noise component.

По техническому результату и методу его достижения предлагаемое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.According to the technical result and the method of its achievement, the proposed solution meets the criterion of the presence of an inventive step.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства телевизионной системы, реализующего заявляемый способ; на фиг.2 приведена функциональная схема технологической организации матрицы ПЗС; на фиг.3 - пример выполнения электрической схемы коммутатора в составе телекамеры; на фиг.4 - пример реализации электрической схемы ФИ в составе телекамеры; на фиг.5 представлена временная диаграмма, поясняющая работу ФИ и телекамеры; на фиг.6 схематически представлено взаимное расположение интервалов накопления матрицей ПЗС в смежных кадрах (полукадрах); на фиг.7 приведена иллюстрация процесса антиблюмингового стока в матрице ПЗС.Figure 1 shows a structural diagram of a device of a television system that implements the inventive method; figure 2 shows a functional diagram of the technological organization of the CCD matrix; figure 3 is an example of the electrical circuit of the switch as part of the camera; figure 4 is an example of the implementation of the electric circuit FI in the composition of the camera; 5 is a timing chart explaining the operation of the FI and the camera; figure 6 schematically shows the relative position of the intervals of accumulation by the CCD matrix in adjacent frames (half frames); Fig.7 is an illustration of the process of anti-blooming runoff in a CCD matrix.

Телевизионная система для компьютерной регистрации сигнала изображения интерферограмм, см. фиг.1, имеет в своем составе на передающей стороне телекамеру в позиции 1, содержащую последовательно расположенные и оптически связанные объектив 1-1 и матрицу 1-2 ПЗС, состоящую из последовательно связанных зарядовой связью фотоприемной секции 1-2-1, секции памяти 1-2-2, горизонтального регистра 1-2-3 и БПЗН 1-2-4, а также ГУИ 1-3, состоящий из последовательно соединенных временного контроллера 1-3-1 и первого ПУ 1-3-2, последовательно включенных ФИ 1-3-4 и второго ПУ 1-3-3; сигнальный процессор 1-4, информационный вход которого подключен к выходу БПЗН 1-2-4 матрицы ПЗС, а выход является выходом «Видео» телекамеры, RS-триггер 1-5, причем S-вход RS-триггера 1-5 является входом «Пуск» телекамеры, а R-вход RS-триггера 1-5 - входом «Стоп» телекамеры; счетчик-делитель 1-6 и коммутатор 1-7; на приемной стороне - компьютер в позиции 2, причем на материнской плате компьютера в разъем расширения установлена плата видео, а между приемной и передающей сторонами проложена линия связи в позиции 3, обеспечивающая по жилам кабеля трансляцию управляющих сигналов «Пуск», «Стоп» с компьютера 2 на телекамеру 1 и сигнала «Видео» с телекамеры 1 на компьютер 2; при этом в телекамере 1 управляющие входы фотоприемной секции 1-2-1 матрицы ПЗС подключены к первому выходу ПУ 1-3-2, второй выход которого подключен к управляющим входам горизонтального регистра 1-2-3 матрицы ПЗС, а выход ПУ 1-3-3 - к управляющим входам секции памяти 1-2-2 матрицы ПЗС; второй выход временного контроллера 1-3-1 подключен к тактовому входу сигнального процессора 1-4, третий выход временного контроллера - соответственно к тактовому входу RS-триггера 1-5, входу счетчика-делителя 1-6 и к первому управляющему входу ФИ 1-3-4, а четвертый выход временного контроллера 1-3-1 - к тактовому входу ФИ 1-3-4; выход счетчика-делителя 1-6 подключен ко второму управляющему входу ФИ 1-3-4, третий управляющий вход которого подключен к прямому выходу RS-триггера 1-5 и соответственно к первому управляющему входу коммутатора 1-7 и к первому управляющему входу временного контроллера 1-3-1, второй управляющий вход которого подключен к выходу коммутатора 1-7, второй управляющий вход которого подключен к выходу счетчика-делителя 1-6; при этом выход видеосигнала платы видео в компьютере 2 является выходом сигнала изображения интерферограмм телевизионной системы.The television system for computer recording the image signal of interferograms, see figure 1, has on its transmitting side a television camera in position 1, containing sequentially located and optically coupled lens 1-1 and a CCD matrix 1-2, consisting of successively connected charge-coupled communication photodetector section 1-2-1, memory section 1-2-2, horizontal register 1-2-3 and BPZN 1-2-4, as well as GUI 1-3, consisting of a series-connected temporary controller 1-3-1 and the first PU 1-3-2, sequentially connected FI 1-3-4 and the second P 1-3-3; signal processor 1-4, the information input of which is connected to the output of CPS 1-2-4 of the CCD matrix, and the output is the output of the "Video" camera, RS-trigger 1-5, and the S-input of the RS-trigger 1-5 is the input " Start ”of the camera, and the R-input of the RS-trigger 1-5 - input“ Stop ”of the camera; counter-divider 1-6 and switch 1-7; on the receiving side, there is a computer in position 2, with a video card installed on the expansion board of the computer’s expansion slot, and a communication line in position 3 is laid between the receiving and transmitting sides, which ensures the transmission of Start, Stop control signals from the computer along the wires of the cable 2 on camera 1 and the “Video” signal from camera 1 to computer 2; at the same time, in camera 1, the control inputs of the photodetector section 1-2-1 of the CCD matrix are connected to the first output of the 1-3-3-2 circuit, the second output of which is connected to the control inputs of the horizontal register 1-2-3 of the CCD matrix, and the 1-3 output -3 - to the control inputs of the memory section 1-2-2 of the CCD matrix; the second output of the temporary controller 1-3-1 is connected to the clock input of the signal processor 1-4, the third output of the temporary controller is respectively to the clock input of the RS-trigger 1-5, the input of the counter-divider 1-6 and to the first control input FI 1- 3-4, and the fourth output of the temporary controller 1-3-1 - to the clock input FI 1-3-4; the output of the counter-divider 1-6 is connected to the second control input FI 1-3-4, the third control input of which is connected to the direct output of the RS-trigger 1-5 and, respectively, to the first control input of the switch 1-7 and to the first control input of the temporary controller 1-3-1, the second control input of which is connected to the output of the switch 1-7, the second control input of which is connected to the output of the counter-divider 1-6; wherein the video signal output of the video card in the computer 2 is the output of the image signal of the interferograms of the television system.

Матрица 1-2 ПЗС является сенсором видеосигнала в телекамере 1, а по схемотехническому исполнению (см. фиг.2) имеет организацию «строчно-кадровый перенос» [2, с.42]. В зарубежной литературе, например [3, с.13 5-137] такую организацию ПЗС называют «кадрово-строчный перенос».The matrix 1-2 of the CCD is a sensor of the video signal in the camera 1, and according to the circuit design (see figure 2) has the organization "line-frame transfer" [2, p. 42]. In foreign literature, for example [3, p.13 5-137], such an organization of CCDs is called “personnel-line transfer”.

Сама система управления переносом в матрице ПЗС может быть двухфазной, трехфазной или четырехфазной в зависимости технологических особенностей производства фотоприемника.The transfer control system in the CCD matrix itself can be two-phase, three-phase or four-phase, depending on the technological features of the production of a photodetector.

Реализация строчно-кадрового переноса в сенсоре означает, что на кристалл матрицы ПЗС прототипа, имеющей организацию «строчный перенос», добавлена секция памяти 1-2-2, которая располагается между фотоприемной секцией 1-2-1 и горизонтальным регистром 1-2-3.The implementation of line-frame transfer in the sensor means that a 1-2-2 memory section is added to the crystal of the CCD of the prototype having the “line transfer” organization, which is located between the photodetector section 1-2-1 and the horizontal register 1-2-3 .

Фотоприемная секция 1-2-1 новой матрицы ПЗС имеет типовую конструкцию для матриц ПЗС с организацией «строчный перенос». Она обеспечивает накопление зарядовых пакетов в светочувствительных элементах, в качестве которых используются фотодиоды, организованные в столбцы. В непосредственной близости от каждого столбца фотодиодов находится нечувствительный к свету вертикальный ПЗС-регистр, отделенный от фотодиодов фотозатвором. Во время накопления зарядовых пакетов в фотодиодах на фотозатвор подается низкий уровень напряжения, обеспечивающий потенциальный барьер между фотодиодами и вертикальным ПЗС-регистром. По окончании накопления на фотозатвор кратковременно подается высокий уровень напряжения, разрешающий перенос зарядовых пакетов из фотодиодов в потенциальные ямы, образованные в вертикальных ПЗС-регистрах.The photodetector section 1-2-1 of the new CCD array has a typical design for CCD arrays with the “line wrap” organization. It provides the accumulation of charge packets in photosensitive elements, which are used as photodiodes organized in columns. In the immediate vicinity of each column of photodiodes there is a light-sensitive vertical CCD register, separated from the photodiodes by a photocell. During the accumulation of charge packets in the photodiodes, a low voltage level is applied to the photocell, which provides a potential barrier between the photodiodes and the vertical CCD register. At the end of the accumulation, a high voltage level is briefly applied to the photocell, allowing the transfer of charge packets from the photodiodes to potential wells formed in vertical CCD registers.

Фотоприемная секция 1-2-1, как и у прототипа, снабжена электронным затвором, выполняющим электронную регулировку чувствительности путем управления временем накопления зарядовых носителей в течение кадрового периода. По сути, электронный затвор является затвором антиблюминговой (стоковой) области GA, технологически выполненной в фотоприемной секции матрицы ПЗС, как показано на фиг.7.The photodetector section 1-2-1, like the prototype, is equipped with an electronic shutter that performs electronic sensitivity adjustment by controlling the accumulation time of charge carriers during the personnel period. In fact, the electronic shutter is a shutter of the anti-blooming (sink) region GA, technologically performed in the photodetector section of the CCD, as shown in Fig.7.

Если на затвор GA подается высокий уровень импульсного смещения, потенциальный барьер снимается, затвор открывается, а на фомишени исключается процесс накопления фотоэлектронов. Носители зарядов, не задерживаясь в потенциальных ямах под фазными электродами, например под шинами Ф2Н при трехфазной организации переноса, устремляются в более глубокие ямы, создаваемые потенциалом DA стоковой области, а далее рекомбинируют в подложку фотоприемника (см. фиг.7б). Когда на затвор GA матрицы ПЗС подается нижний уровень импульсного смещения, закрывая его, реализуется режим накопления с сокращенным внутри кадра временем сбора носителей (см. фиг.7а).If a high level of pulsed bias is applied to the GA gate, the potential barrier is removed, the gate opens, and photoelectron accumulation is excluded on the target. Charge carriers, not lingering in potential wells under phase electrodes, for example, under Ф2Н buses during three-phase transfer organization, rush into deeper wells created by the potential DA of the drain region, and then recombine into the photodetector substrate (see Fig. 7b). When the lower level of the pulse bias is applied to the shutter GA of the CCD matrix, closing it, the accumulation mode is implemented with a reduced carrier collection time inside the frame (see Fig. 7a).

Зарядовые пакеты из вертикальных ПЗС-регистров секции 1-2-1 в промежутке интервала обратного хода кадровой развертки переносятся в секцию 1-2-2, а оттуда в последующем интервале прямого хода по кадру построчно переносятся в горизонтальный регистр 1-2-3. Каждая зарядовая строка изображения затем поэлементно считывается через БПЗН 1-2-4, образуя на выходе «Видео» фотоприемника электрический видеосигнал.Charge packets from the vertical CCD registers of section 1-2-1 in the interval of the reverse interval of the frame scan are transferred to section 1-2-2, and from there, in the subsequent interval of the forward course of the frame, line-by-line are transferred to the horizontal register 1-2-3. Each charge line of the image is then read out element-by-element through BPSN 1-2-4, forming an electric video signal at the output of the “Video” photodetector.

Генератор управляющих импульсов (ГУИ) 1-3 предназначен для осуществления развертки в матрице 1-2 ПЗС и формирования служебных импульсов для сигнального процессора 1-4. Как и в прототипе, в состав ГУИ 1-3 входят видеоконтроллер 1-3-1 и преобразователь уровней (ПУ) 1-3-2, которые могут быть выполнены в виде комплекта из двух больших интегральных схем (БИС).The control pulse generator (GUI) 1-3 is designed to perform a scan in the matrix 1-2 of the CCD and the formation of service pulses for the signal processor 1-4. As in the prototype, GUI 1-3 includes a video controller 1-3-1 and a level converter (PU) 1-3-2, which can be made in the form of a set of two large integrated circuits (LSI).

Если, например, видеоконтроллер 1-3-1 выполнен в виде микросхемы CXD2463R фирмы Sony [4], то его первым управляющим входом является вывод 20 этой микросхемы. Поэтому, чтобы включить автоматическую регулировку времени накопления (АРВН) в телекамере, нужно подать на этот вывод логический «0», а для перехода в режим ручного управления экспозицией - логическую «1» в уровнях ТТЛ.If, for example, the 1-3-1 video controller is made in the form of a Sony CXD2463R microcircuit [4], then its first control input is output 20 of this microcircuit. Therefore, to enable automatic adjustment of the accumulation time (ARVN) in the camera, you need to send a logical "0" to this output, and to switch to the manual exposure control mode, enter a logical "1" in the TTL levels.

Второй управляющий вход временного контроллера 1-3-1, как и в прототипе, образуют выводы 11, 12, 13 микросхемы CXD2463R. Для работы телекамеры в режиме АРВН эти выводы должны «висеть в воздухе», т.к. на них с помощью высокоомных резистивных делителей поданы соответствующие потенциалы в диапазоне 1,3-3,5 Вольт. Когда необходимо переключение восьми значений фиксированных экспозиций в диапазоне от 10 мкс. до 10 мс, то на них должны быть поданы кодовые комбинации из нулей («0») и единиц («1»), указанные в приведенной ниже табл.1.The second control input of the temporary controller 1-3-1, as in the prototype, form the conclusions 11, 12, 13 of the CXD2463R chip. For the camera to work in ARVN mode, these conclusions must be “hanging in the air”, because using high-resistance resistive dividers, the corresponding potentials in the range of 1.3–3.5 volts are applied to them. When you need to switch eight values of fixed exposures in the range of 10 μs. up to 10 ms, then code combinations of zeros (“0”) and ones (“1”), indicated in the table below, should be submitted to them.

Отметим, что комбинация «000» определяет самую короткую длительность накопления, а комбинация «111» - самую длинную. Установка всех этих кодовых комбинаций выполняется в коммутаторе 1-7.Note that the combination “000” determines the shortest accumulation time, and the combination “111” determines the longest. All of these code combinations are installed on switch 1-7.

Возможная электрическая схема блока 1-7 (см. фиг.3) содержит первый элемент «И» 1-7-1, второй элемент «И» 1-7-2, третий элемент «И» 1-7-3, первый элемент «ИЛИ» 1-7-4, второй элемент «ИЛИ» 1-7-5, третий элемент «ИЛИ» 1-7-6, первый коммутатор 1-7-7, второй коммутатор 1-7-8 и третий коммутатор 1-7-9. Необходимая кодовая комбинация - код экспозиции, определяющая длительность экспозиции фотоприемника телекамеры 1, устанавливается на компьютере 2 и транслируется в ТТЛ-уровнях по линии связи 3 на вторые входы элементов «ИЛИ» 1-7-4, 1-7-5 и 1-7-6. Этот же двоичный код на выходе коммутаторов 1-7-7, 1-7-8 и 1-7-9 является выходом для блока 1-7.A possible electrical circuit of the block 1-7 (see figure 3) contains the first element "And" 1-7-1, the second element "And" 1-7-2, the third element "And" 1-7-3, the first element “OR” 1-7-4, the second element “OR” 1-7-5, the third element “OR” 1-7-6, the first switch 1-7-7, the second switch 1-7-8 and the third switch 1 -7-9. The required code combination - the exposure code that determines the exposure time of the photodetector of camera 1, is installed on computer 2 and is broadcast in TTL levels via communication line 3 to the second inputs of the OR elements 1-7-4, 1-7-5 and 1-7 -6. The same binary code at the output of switches 1-7-7, 1-7-8 and 1-7-9 is the output for block 1-7.

Отметим, что в исходном (начальном) состоянии блока 1 -7 на его входе кода присутствует логическая комбинация «000».Note that in the initial (initial) state of block 1 -7 at its input, the code contains the logical combination “000”.

При подаче высокого логического уровня от блока 1-5 на входы разрешения коммутаторов 1-7-7, 1-7-8, 1-7-9 и высокого логического уровня сигнала от блока 1-6 на выходе коммутатора 1-7 формируется логическая комбинация «111».When applying a high logical level from block 1-5 to the resolution inputs of switches 1-7-7, 1-7-8, 1-7-9 and a high logical level of signal from block 1-6, a logical combination is formed at the output of switch 1-7 "111".

Если же при наличии на входах разрешения коммутаторов 1-7-7, 1-7-8, 1-7-9 логической «1», от блока 1-6 будет подан сигнал логического «0», на выходе блока 1-7 установится комбинация «000».If, if there is a logical “1” at the inputs of the resolution of the switches 1-7-7, 1-7-8, 1-7-9, a logical “0” signal will be sent from block 1-6, the output of block 1-7 will be set the combination of "000".

Если на входы разрешения коммутаторов 1-7-7, 1-7-8 и 1-7-9 будет подан низкий логический уровень, тогда, независимо от состояния на входах элементов «И» 1-7-1, 1-7-2, 1-7-3 и кодовой комбинации на входе, выходы коммутаторов будут изолированы от входов.If a low logic level is applied to the resolution inputs of switches 1-7-7, 1-7-8 and 1-7-9, then, regardless of the state of the inputs of the "And" elements 1-7-1, 1-7-2, 1-7-3 and code combination at the input, the outputs of the switches will be isolated from the inputs.

Вводимый в состав ГУ И 1-3 формирователь импульсов (ФИ) 1-3-4 предназначен для осуществления логического управления работой секции памяти 1-2-2 матрицы ПЗС. Применительно к трехфазной системе управления фотоприемником электрическая схема ФИ 1-3-4 (см. фиг.4) может быть выполнена на цифровых микросхемах DD1 (три элемента «И»), DD2 (один D-триггер), DD3 (три элемента «НЕ») и DD4 (один элемент «ИЛИ»). Очевидно, что устройство ФИ 1-3-4 может быть выполнено в составе БИС временного контроллера 1-3-1.The pulse shaper (FI) 1-3-4 introduced into the composition of the GU And 1-3 is intended for the logical control of the memory section 1-2-2 of the CCD matrix. In relation to the three-phase photodetector control system, the FI-1-3-4 circuitry (see Fig. 4) can be performed on digital circuits DD1 (three “AND” elements), DD2 (one D-trigger), DD3 (three “NOT” elements ") And DD4 (one" OR "element). It is obvious that the device FI 1-3-4 can be performed as part of the LSI of the temporary controller 1-3-1.

На первый управляющий вход ФИ 1-3-4 подаются с третьего выхода временного контроллера 1-3-1 кадровые импульсы (см. фиг.5а), на второй управляющий вход ФИ 1-3-4 поступают импульсы с выхода счетчика-делителя 1-6 (см. фиг.5б), а на третьем управляющем входе ФИ 1-3-4 присутствует низкий или высокий логический уровень с прямого выхода RS-триггера 1-5 (см. фиг.5в).To the first control input FI 1-3-4 are fed from the third output of the temporary controller 1-3-1 frame pulses (see figa), the second control input FI 1-3-4 receives pulses from the output of the counter divider 1- 6 (see Fig. 5b), and at the third control input FI 1-3-4 there is a low or high logic level from the direct output of the RS-flip-flop 1-5 (see Fig. 5c).

ПУ 1-3-3 обеспечивает преобразование логических уровней сигналов с выходов ФИ 1-3-4 в управляющие импульсы для секции 1-2-2. Устройство второго ПУ 1-3-3 может быть реализовано в составе БИС первого ПУ 1-3-2.PU 1-3-3 converts the logical levels of the signals from the outputs of FI 1-3-4 into control pulses for sections 1-2-2. The device of the second PU 1-3-3 can be implemented as part of the LSI of the first PU 1-3-2.

Объектив 1-1, сигнальный процессор 1-4, RS-триггер 1-5 и счетчик-делитель 1-6 по схемотехническому выполнению не отличаются от аналогичных блоков прототипа.The lens 1-1, the signal processor 1-4, the RS-trigger 1-5 and the counter-divider 1-6 in circuit design do not differ from similar blocks of the prototype.

Добавим, что RS-триггер 1-5 является тактируемым триггерным устройством RS-типа с высоким активным уровнем на входах управления. Счетчик-делитель 1-6 предназначен для выполнения деления частоты кадровых импульсов на два, т.е. с 50 Гц до 25 Гц применительно к телевизионному стандарту - ГОСТ 7845-92.We add that the RS-trigger 1-5 is a tactile RS-type trigger device with a high active level at the control inputs. Counter divider 1-6 is designed to perform the division of the frequency of the frame pulses into two, i.e. from 50 Hz to 25 Hz in relation to the television standard - GOST 7845-92.

В качестве блока 2 предлагаемой телевизионной системы может быть использован персональный компьютер, на материнской плате которого в разъем расширения дополнительно установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной компьютера и предназначенная для преобразования входного аналогового видеосигнала в цифровую форму, ввода цифрового видеосигнала в оперативную память с периодом 2Т_к, и вывода из нее с периодом Т_к, при этом выход видеосигнала платы видео является выходом сигнала изображения интерферограмм телевизионной системы.As a block 2 of the proposed television system, a personal computer can be used, on the motherboard of which an additional video card is installed in the expansion slot, matched via the I / O channels, control and power supply with the computer bus and designed to convert the input analog video signal to digital form, input digital video signal into RAM with a period of 2T _to , and output from it with a period of T _to , while the video signal output of the video card is the output of the image signal inter ferrogram television system.

Операции ввода цифрового видеосигнала в оперативную память и вывода из нее выполняются на плате видео при условии, когда с компьютера на телекамеру подана команда «Пуск». В исходном состоянии или при возврате телекамеры в исходное состояние командой «Стоп» с компьютера эти операции блокируются, а выходным сигналом системы становится видеосигнал телекамеры, получивший лишь аналого-цифровое преобразование.The operations of inputting a digital video signal into RAM and output from it are performed on the video board, provided that the “Start” command is issued from the computer to the camera. In the initial state or when the camera returns to its original state with the Stop command from the computer, these operations are blocked, and the camera’s video signal, which received only an analog-to-digital conversion, becomes the system output.

Формирование управляющего сигнала «Код экспозиции» может быть выполнено также на плате видео или на ранее установленной в компьютере плате управления, обеспечивающей для прототипа подачу в телекамеру управляющих сигналов «Пуск» и «Стоп». Целесообразно осуществить подачу всех команд управления через унифицированный интерфейс, например, RS-232. Отметим, что выбор всех команд управления в предлагаемом решении телевизионной системы осуществляется с клавиатуры компьютера и/или при помощи компьютерной мыши.The formation of the control signal “Exposure Code” can also be performed on the video card or on a control card previously installed in the computer, which provides for the prototype the control signals “Start” and “Stop”. It is advisable to supply all control commands through a unified interface, for example, RS-232. Note that the selection of all control commands in the proposed solution of the television system is carried out from the computer keyboard and / or using a computer mouse.

Способ компьютерной регистрации сигнала изображения интерферограмм осуществляется следующим образом. При изложении воспользуемся структурной схемой телевизионной системы, изображенной на фиг.1, а также электрической схемой ФИ 1-3-4 в составе телекамеры, представленной на фиг.4 и временными диаграммами, показанными на фиг.5.A method of computer recording an image signal of interferograms is as follows. In the presentation, we will use the structural diagram of the television system shown in figure 1, as well as the electrical circuit FI 1-3-4 in the composition of the camera shown in figure 4 and the timing diagrams shown in figure 5.

Предположим, что расположенная в поле зрения телекамеры 1 интерфенционная картина объекта находится в идеально статическом положении, не испытывая случайных колебаний за счет вибрации и других регулярных механических воздействий низкой частоты. При этом допустим, что внешнее управление для телекамеры отсутствует, т.е. на всех входах управления («Пуск», «Стоп», «Код экспозиции») только логические «0».Suppose that the interference pattern of an object located in the field of view of camera 1 is in a perfectly static position, without experiencing random vibrations due to vibration and other regular mechanical effects of low frequency. Moreover, suppose that there is no external control for the camera, i.e. on all control inputs ("Start", "Stop", "Exposure code") only logical "0".

На прямом выходе RS-триггер 1-5 присутствует сигнал логического «0». Поэтому уровень логического «0» устанавливается на первом управляющем входе временного контроллера 1-3-1 и на третьем управляющем входе ФИ 1-3-4. Поэтому поступающие на тактовый вход ФИ 1-3-4 с четвертого выхода временного контроллера 1-3-1 фазные импульсы Ф1П, Ф2П и Ф3П (см. эпюры на фиг.5д, 5е, 5ж) беспрепятственно проходят на выход. В результате обеспечивается известный режим работы фотоприемника 1-2 и самой телекамеры 1.At the direct output of the RS-trigger 1-5 there is a logical signal "0". Therefore, the logic level “0” is set at the first control input of the temporary controller 1-3-1 and at the third control input FI 1-3-4. Therefore, the phase pulses Ф1П, Ф2П and Ф3П coming to the clock input FI 1-3-4 from the fourth output of the temporary controller 1-3-1 (see the diagrams in Figs. 5d, 5e, 5g) pass unhindered to the output. The result is a known mode of operation of the photodetector 1-2 and the camera 1 itself.

Пусть при этом телекамера работает в режиме прогрессивной развертки, а освещенность объекта контроля позволяет установить время накопления матрицы ПЗС, обеспечивающее получение видеосигнала с максимальным отношением сигнал/шум.Suppose that the camera operates in progressive scan mode, and the illumination of the control object allows you to set the accumulation time of the CCD matrix, which provides a video signal with a maximum signal to noise ratio.

Тогда реализованная в сигнальном процессоре 1-4 автоматическая регулировка времени накопления (АРВН) фотоприемника установит максимальную величину текущей экспозиции, т.е. длительность накопления зарядов составит 10000 мкс. При этом временной контроллер 1-3-1 формирует на третьем выходе кадровые импульсы с периодом Т_к, а счетчик-делитель 1-6 - выполняет деление входной частоты на два, формируя на выходе меандр с периодом T_∂=2Т_к.Then the automatic adjustment of the accumulation time (ARVN) of the photodetector implemented in the signal processor 1-4 will set the maximum value of the current exposure, i.e. the duration of the accumulation of charges is 10,000 μs. In this case, the time controller 1-3-1 generates frame pulses with a period T _k at the third output, and the counter-divider 1-6 - divides the input frequency by two, forming a meander with a period T _∂ = 2T _k at the output.

Пусть на объекте контроля возникает низкочастотное механическое воздействие. Тогда в формируемом видеосигнале неизбежно появляется смаз, а в наблюдаемом с экрана монитора компьютера 2 изображении заметно ухудшается его качество за счет снижения отношения сигнал/шум.Let a low-frequency mechanical effect occur at the control object. Then, smearing inevitably appears in the generated video signal, and in the image observed from the computer screen 2, its quality noticeably worsens due to a decrease in the signal-to-noise ratio.

Для выполнения задачи изобретения на S-вход RS-триггера 1-5 телекамеры с компьютера подается импульс положительной полярности. В момент совпадения высокого уровня этого импульса с высоким уровнем кадровых синхроимпульсов на его тактовом входе состояние триггера изменяется. На прямом выходе триггера 1-5 устанавливается сигнал логической «1».To accomplish the objective of the invention, an impulse of positive polarity is supplied to the S-input of the RS flip-flop 1-5 of the camera from the computer. When the high level of this pulse coincides with the high level of frame sync pulses at its clock input, the state of the trigger changes. On the direct output of trigger 1-5, a logical “1” signal is set.

Последний подается на первый управляющий вход временного контроллера 1-3-1 и на третий управляющий вход ФИ 1-3-4. Поэтому схема АРВН отключается, а второй управляющий вход временного контроллера 1-3-1 оказывается подключенным к выходу коммутатора 1-7.The latter is fed to the first control input of the temporary controller 1-3-1 and to the third control input FI 1-3-4. Therefore, the ARVN circuit is turned off, and the second control input of the temporary controller 1-3-1 is connected to the output of the switch 1-7.

Одновременно на выходе элемента DD1 ФИ 1-3-4 (см. фиг.4) вместо низкого логического уровня устанавливается импульсный сигнал (см. фиг.5г). Во время действия высокого уровня этого импульса обеспечивается низкий уровень выходных сигналов Ф1П и ФЗП и высокий уровень выходного сигнала Ф2П (см. фиг.5з, 5и, 5к). Благодаря этому в секции памяти 1-2-2 матрицы ПЗС будут суммироваться зарядовые пакеты двух смежных кадров.At the same time, at the output of the element DD1 FI 1-3-4 (see Fig. 4), instead of a low logic level, a pulse signal is set (see Fig. 5g). During the action of a high level of this pulse, a low level of output signals F1P and FZP and a high level of output signal F2P are provided (see FIGS. 5z, 5i, 5k). Due to this, in the memory section 1-2-2 of the CCD matrix, the charge packets of two adjacent frames will be summed.

С другой стороны, при подключении второго управляющего входа временного контроллера 1-3-1 к выходу блока 1-7 на этом входе на время действия низкого уровня меандра импульсов с выхода блока 1-6 устанавливается логическая комбинация «000», обеспечивающая длительность кадрового накопления зарядов в фотоприемнике, равной 10 мкс. -

(см. табл.1). Когда же с выхода блока 1-6 будет подан высокий уровень меандра импульсов, тогда на это время на втором управляющем входе временного контроллера 1-3-1 установится логическая комбинация «111», гарантирующая время накопления матрицы ПЗС 10000 мкс. - (см. табл.1).On the other hand, when the second control input of the temporary controller 1-3-1 is connected to the output of unit 1-7 at this input for the duration of the low level of the meander of pulses from the output of unit 1-6, the logical combination “000” is established, which ensures the duration of the frame charge accumulation in a photodetector equal to 10 μs. -

(see table 1). When, from the output of block 1-6, a high level of the meander of pulses is given, then at this time the logical combination “111” will be established on the second control input of the temporary controller 1-3-1, which guarantees the accumulation time of the CCD matrix of 10,000 μs. - (see table 1).

Поэтому суммируемые в секции памяти 1-2-2 матрицы ПЗС зарядовые пакеты являются смежными кадрами соответственно для «длинного» и «короткого» накопления по времени.Therefore, charge packets summarized in the memory section 1-2-2 of the CCD matrix are adjacent frames for long and short time accumulation, respectively.

В результате горизонтальный регистр 1-2-3 и БПЗН 1-2-4 матрицы ПЗС будет построчно и поэлементно считывать информационный (полезный) видеосигнал рекурсивной фильтрации с периодом 2Т_к, а в паузе между ними - только бесполезный уровень темнового тока в секции 1-2-2 фотоприемника. На выходе сигнального процессора 1-4 композитный видеосигнал, подаваемый на выход «Видео» телекамеры (см. фиг.5л), сохраняет эти особенности сигнала изображения на выходе матрицы ПЗС.As a result, the horizontal register 1-2-3 and CPS 1-2-4 of the CCD matrix will line-by-bit and element-wise read the informational (useful) video signal of recursive filtering with a period of 2T _to , and in the pause between them - only the useless level of dark current in section 1- 2-2 photodetectors. At the output of the signal processor 1-4, a composite video signal supplied to the video output of the camera (see Fig. 5l) retains these features of the image signal at the output of the CCD.

Аналоговый видеосигнал телекамеры по линии связи 3 поступает в компьютер на плату видео, где каждый информационный видеокадр сначала оцифровывается, а затем записывается (вводится) в оперативную память и хранится в ней в течение одного кадра. Считывание (вывод) из оперативной памяти сигнала изображения производится с периодом кадров, т.е. пропуски видеосигнала исключены.The analogue video signal of the television camera via communication line 3 enters the computer on the video card, where each informational video frame is first digitized, and then recorded (entered) in RAM and stored in it for one frame. Reading (output) from the RAM of the image signal is performed with a frame period, i.e. Video skips are excluded.

По отношению к прототипу в заявляемом решении отношение сигнал/шум для регистрируемого видеосигнала в

раз выше, т.к. его шумовая составляющая

раз ниже.In relation to the prototype in the claimed solution, the signal-to-noise ratio for the recorded video signal in

times higher because its noise component

times lower.

Необходимо отметить, что в данном решении осуществляется взвешенное суммирование видеосигналов, которое фиксирует и различные состояния процесса накопления информационных зарядов во времени. Временные «центры тяжести» суммируемых видеосигналов (они помечены на фиг.6 кружками с заливкой) могут регулироваться относительно друг друга за счет управления длительностью накопления «короткого» сигнала.It should be noted that in this solution a weighted summation of video signals is carried out, which captures various states of the process of accumulation of information charges in time. Temporary "centers of gravity" of the summed video signals (they are marked with filled circles in Fig. 6) can be adjusted relative to each other by controlling the accumulation duration of the "short" signal.

Пунктирная линия со стрелкой на фиг.6б показывает возникающее изменение диаграммы экспонирования по времени. Поэтому следует считать возникающее управление дополнительным «вкладом» в регулировку рекурсивности фильтруемого изображения.The dashed line with the arrow in FIG. 6b shows the resulting change in exposure time diagram. Therefore, the emerging control should be considered an additional “contribution” to the recursion adjustment of the filtered image.

Временное смещение «центров тяжести» суммируемых видеосигналов, как и у прототипа, является управляемым. Но, выбирая с компьютера необходимый код посылки, в настоящем решении можно удобно и безошибочно регулировать искомую длительность накопления

(см. табл.1). В результате обеспечивается оптимизация видеосигнала записи, благодаря осуществляемому с компьютера точному регулированию степени рекурсивности фильтруемого сигнала изображения.The temporary shift of the "centers of gravity" of the summed video signals, as in the prototype, is controllable. But, choosing the necessary sending code from the computer, in this solution it is possible to conveniently and accurately adjust the desired accumulation duration

(see table 1). As a result, the video recording signal is optimized due to the precise control of the degree of recursion of the filtered image signal from a computer.

Предположим, что телекамера работает в режиме чересстрочной развертки. Тогда на третьем выходе временного контроллера 1-3-1 формируются импульсы с периодом полукадров Т_к, а в фотоприемной секции 1-2-1 матрицы ПЗС будет реализовано «длинное» и «короткое» накопление информационных зарядов в смежных полукадрах, которые затем с частотой полукадров будут перенесены в секцию памяти.Suppose the camera is in interlaced mode. Then, at the third output of the temporary controller 1-3-1, pulses are formed with a half-frame period T _k , and in the photodetector section 1-2-1 of the CCD matrix a “long” and “short” accumulation of information charges in adjacent half-frames will be realized, which are then with a frequency Half frames will be transferred to the memory section.

В остальном работа телекамеры и в целом телевизионной системы не отличается от изложенной выше работы в режиме прогрессивной развертки.The rest of the work of the camera and the television system as a whole does not differ from the above work in progressive scan mode.

При необходимости возвращения телекамеры в исходный режим работы следует подать с компьютера импульс положительной полярности на вход R-вход RS-триггера 1-5. При совпадении высокого уровня этого импульса с высоким уровнем тактовых импульсов состояние триггера изменяется. На прямом выходе RS-триггера 1-5 установится сигнал логического «0», а в телекамере будет восстановлено функционирование схемы АРВН. Одновременно на плате видео компьютера для входного видеосигнала будет выполняться его аналого-цифровое преобразование, но будут блокироваться операции ввода/вывода сигнала изображения в оперативную память.If it is necessary to return the camera to its original mode of operation, a pulse of positive polarity should be sent from the computer to the R-input of the RS-trigger 1-5. When the high level of this pulse coincides with the high level of clock pulses, the state of the trigger changes. At the direct output of the RS-flip-flop 1-5, a logical “0” signal will be set, and the operation of the ARVN circuit will be restored in the camera. At the same time, an analog-to-digital conversion will be performed on the computer’s video card for the input video signal, but the input / output operations of the image signal to the RAM will be blocked.

По сравнению с прототипом, предлагаемый способ компьютерной регистрации сигнала изображения интерферограмм обеспечивает за счет роста отношения сигнал/шум телекамеры повышенное качество компьютерной записи видеосигнала, сопровождающееся улучшением труда оператора.Compared with the prototype, the proposed method of computer recording the image signal of interferograms provides, due to the growth of the signal-to-noise ratio of the television camera, an increased quality of computer recording of the video signal, accompanied by an improvement in the operator’s labor.

В настоящее время все блоки структурной схемы телевизионной системы, реализующей предлагаемый способ, освоены отечественной промышленностью. Поэтому следует считать предполагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.Currently, all the blocks of the structural diagram of a television system that implements the proposed method, mastered by domestic industry. Therefore, the alleged invention should be considered as meeting the requirement for industrial applicability.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке №2011109767/07(014196) от 23.12.2011, МПК H04N 5/225, 7/18. Способ формирования сигнала изображения интерферограмм и устройство для его осуществления / В.М. Смелков; заявитель - В.М. Смелков.1. The decision to grant a patent of the Russian Federation for an invention by application No. 2011109767/07 (014196) dated 12/23/2011, IPC H04N 5/225, 7/18. A method of generating an image signal of interferograms and a device for its implementation / V.M. Smelkov; the applicant - V.M. Smelkov.

2. Никитин В.В., Цыцулин А.К. Телевидение в системах физической защиты. - С.-Пб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2001.2. Nikitin V.V., Tsytsulin A.K. Television in physical protection systems. - S.-Pb .: SPbGETU "LETI", 2001.

3. Владо Дамьяновски. СТУ. Библия видеонаблюдения, Цифровые и сетевые технологии. / Перевод с англ. М.: ООО «Ай-Эс-Эс Пресс», 2006.3. Vlado Damianowski. STU. Bible CCTV, Digital and Network Technology. / Translation from English. M .: LLC "IS-ES Press", 2006.

4. Микросхема CXD2463R фирмы Sony. Timing Controller for CCD Camera. Инструкция для пользователя на английском языке, с.1-12.4. Sony CXD2463R chip. Timing Controller for CCD Camera. User manual in English, p.1-12.

Claims

1. A method of computer recording an image signal of interferograms, namely, that in a television camera the light flux from the interference pattern of a monitored object is projected onto the photodetector section of a charge-coupled device matrix (CCD matrix), forcibly implemented in the photodetector section of the CCD matrix is “long” and “short” »Accumulation of information charges in adjacent frames (half frames) with a period T _k , where T _k is the frame period in the progressive scan mode of the video signal of a television camera or half frame in interlaced mode sweeps, translate the composite video signal of the camera but the communication lines to the computer video input, record the video signal into the computer’s memory, reproduce the recording video signal on the computer monitor screen, characterized in that the charge packets of the “long” and “short” adjacent frames (half frames) are transferred from photodetector section with a frame rate (half-frame) to the memory section of the CCD matrix and summarize them in it, read from the photodetector a useful image signal accumulated in a charge form with a period of 2T _to , form at the output of the bodies The cameras use a useful composite video signal that enters the computer’s “video” input with a period of 2T _k , reads an information video signal with a period of T _k from the computer’s memory and optimizes the recursive filtering of the recorded image signal by remotely selecting a “short” duration from the computer using the image observed on the monitor screen »Exposure in the camera.

2. A television system for computer recording an image signal of interferograms, comprising a television camera on the transmitting side, containing a sequentially located and optically coupled lens and a CCD matrix, consisting of a photodetector section, a horizontal register and a charge-to-voltage conversion unit (PSVN) ), as well as a control pulse generator (GUI), consisting of a series-connected time controller and a first level converter (PU) , a signal processor, the information input of which is connected to the output of the CCD sensor of the CCD, and the output is the output of the "Video" camera, RS-trigger, counter-divider and switch, while the control inputs of the photodetector section of the CCD are connected to the first output of the first PU, the second output which is connected to the control inputs of the horizontal register of the CCD, the second output of the temporary controller is connected to the clock input of the signal processor, the third output of the temporary controller is connected to the clock input of the RS-trigger combined with by the counter-divider counter, the direct output of the RS-flip-flop is connected respectively to the first control input of the switch and to the first control input of the temporary controller, the second control input of which is connected to the output of the switch, the second control input of which is connected to the output of the counter-divider, and S-input RS -trigger is the “Start” input of the camera, and the R-input of the RS-trigger is the “Stop” input of the camera, and between the blocks of the transmitting and receiving sides of the system is a communication line that provides control signal transmission over the wires of the cable “Start”, “Stop” from the computer to the camera and the “Video” signal from the camera to the computer, characterized in that a memory section is connected between the photodetector section and the horizontal register in the matrix of the CCD camera, connected with them by charge communication, and GUI camera introduced sequentially included pulse shaper (FI) and a second PU, the output of which is connected to the control inputs of the memory section of the CCD matrix, the first control input of the FI is connected to the third output of the temporary controller, the second control input of the FI to the output of the counter-divider, the third control input of the FI - to the direct output of the RS-flip-flop, and the clock input to the fourth output of the temporary controller, an additional video card is installed in the expansion slot on the computer’s motherboard, coordinated via input / output channels, control and power supply with computer bus and is designed to convert input analog video into digital form, an input digital video signal into memory with _a period 2T and output therefrom to the period T _c, and a computer is provided and f rmirovanie control "Exposure Code" signal, and a communication line introduced additional cable conductors for connection "Exposure Code" signal on a computer with an input signal of a TV camera, the video output board video image signal is output interferograms television system.

3. The television system according to claim 2, characterized in that the pulse shaper (FI) of the camera is made as part of a large integrated circuit (LSI) of the time controller.

4. The television system according to claim 2 or 3, characterized in that the second level converter (PU) of the camera is made as part of the LSI of the first PU.