RU87854U1 - IMAGE FORMING DEVICE - Google Patents
IMAGE FORMING DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- RU87854U1 RU87854U1 RU2009125272/22U RU2009125272U RU87854U1 RU 87854 U1 RU87854 U1 RU 87854U1 RU 2009125272/22 U RU2009125272/22 U RU 2009125272/22U RU 2009125272 U RU2009125272 U RU 2009125272U RU 87854 U1 RU87854 U1 RU 87854U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- processing unit
- input
- signal processing
- fpu
- Prior art date
Links
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
Устройство формирования изображения, содержащее последовательно установленные оптически сопряженные входной объектив, сканирующее устройство, проекционный объектив и фотоприемное устройство, а также блок обработки сигналов, первый выход которого является выходом устройства формирования изображения, второй выход блока обработки сигналов подключен, по крайней мере, к одному регулируемому источнику опорного излучения, оптически сопряженному через сканирующее устройство с фотоприемным устройством, и схему синхронизации, электрически соединенную со сканирующим устройством и синхронизирующим входом блока обработки сигналов, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок сопряжения, включенный между выходом фотоприемного устройства и входом блока обработки сигналов, и схема управления режимом работы фотоприемного устройства, вход которой подключен к третьему выходу блока обработки сигналов, а выход к управляющему входу фотоприемного устройства.An image forming apparatus comprising serially mounted optically conjugated input lens, a scanning device, a projection lens and a photodetector, as well as a signal processing unit, the first output of which is the output of the image forming device, the second output of the signal processing unit is connected to at least one adjustable a reference radiation source, optically coupled through a scanning device with a photodetector, and a synchronization circuit, an electric connected to the scanning device and the synchronizing input of the signal processing unit, characterized in that it additionally includes a coupler connected between the output of the photodetector device and the input of the signal processing unit, and a control circuit for the operation mode of the photodetector device, the input of which is connected to the third output of the signal processing unit , and the output to the control input of the photodetector.
Description
Заявляемое устройство формирования изображения относится к области техники опто-электронного приборостроения и может быть использовано в тепловизионных устройствах, имеющих в качестве детектора инфракрасного излучения субматрицу фоточувствительных элементов.The inventive image forming apparatus relates to the field of optoelectronic instrument engineering and can be used in thermal imaging devices having as a detector of infrared radiation a submatrix of photosensitive elements.
Известно тепловизионное устройство, имеющее в своем составе устройство коррекции искажения последовательности изображений, анализируемых интегрирующим матричным инфракрасным датчиком (см. патент США №5 118 943, м. кл. G01N 21/88; Н04N 05/33, опубл. 02.06.1992 г.). Тепловизионное устройство состоит из оптической системы, в фокальной плоскости которой расположен матричный приемник инфракрасного излучения, выходы которого подключены к блоку обработки сигналов, содержащему устройство коррекции сигналов.A thermal imaging device is known that has a device for correcting the distortion of a sequence of images analyzed by an integrating infrared array sensor (see US Patent No. 5,118,943, class CL G01N 21/88; H04N 05/33, publ. 02.06.1992 ) The thermal imaging device consists of an optical system in the focal plane of which is located a matrix infrared detector, the outputs of which are connected to a signal processing unit containing a signal correction device.
Недостатками такого устройства являются:The disadvantages of such a device are:
во-первых, потеря тепловизионного изображения на время проведения калибровки в результате дефокусировки оптической системы, необходимой для получения равномерной засветки всех чувствительных элементов фотоприемного устройства (ФПУ); во-вторых, необходимость проведения повторной калибровки при изменении температуры наблюдаемой сцены в широком диапазоне с целью снижения погрешностей коррекции, вызванных нелинейностью в откликах чувствительных элементов ФПУ и различий в темновых и других токах; в-третьих, наличие ошибки коррекции сигналов при использовании устройства в тепловизионных системах с апертурой более F/3 из-за отсутствия в алгоритме коррекции учета различий в откликах чувствительных элементов ФПУ, проявляющихся в зависимости от положения элемента относительно центра матрицы и вызванных изменением соотношения величин потоков излучения от наблюдаемой сцены и от окружающих структур при изменениях температурных условий функционирования устройства.firstly, the loss of the thermal image during calibration as a result of defocusing of the optical system necessary to obtain uniform illumination of all sensitive elements of the photodetector (FPU); secondly, the need for re-calibration when changing the temperature of the observed scene in a wide range in order to reduce correction errors caused by non-linearity in the responses of the sensitive elements of the FPU and differences in dark and other currents; thirdly, the presence of a signal correction error when using the device in thermal imaging systems with an aperture of more than F / 3 due to the absence in the correction algorithm of taking into account differences in the responses of sensitive FPU elements, which appear depending on the position of the element relative to the center of the matrix and caused by a change in the ratio of flux values radiation from the observed scene and from surrounding structures with changes in temperature conditions of the device.
Наиболее близким к предполагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство формирования изображения с коррекцией сигналов (см. патент Франции №2720175, м. кл. G06F 17/10, G06T 5/00, опубл. 20.04.1994 г.), содержащее оптическую схему, сканирующее устройство и субматричное ФПУ со схемами накопления и считывания сигнала, выходы которого подключены к соответствующим входам блока обработки сигналов, один из выходов которого подключен к регулируемым источникам опорного излучения, оптически сопряженным через сканирующее устройство с ФПУ, и схему синхронизации работы системы, электрически соединенную со сканирующим устройством и блоком обработки сигналов. Оптическая схема может включать входной и проекционный объективы. Блок обработки сигналов для осуществления коррекции сигналов содержит в своем составе последовательно электрически подключенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП), фильтр, множительное устройство, сумматор, а также вычислительное устройство, средства селекции и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Оптическая схема и сканирующая система формирует тепловизионное изображение на чувствительных элементах ФПУ. Аналоговый видеосигнал с ФПУ поступает на блок обработки сигналов, где преобразуется АЦП в цифровую форму. Далее цифровой сигнал последовательно проходит фильтр, множительное устройство и сумматор для коррекции погрешности сигналов от ФПУ, вызванной влиянием предыдущей аналоговой выборки порядка n-1 на последующую выборку порядка n и погрешности выходных сигналов, вызванной разбросом характеристик чувствительных элементов ФПУ. Множительное устройство и сумматор производит математическое линейное преобразование видеосигнала с ФПУ, при помощи предварительно рассчитанных вычислительным устройством одного или нескольких наборов коэффициентов коррекции для каждого чувствительного элемента ФПУ. Коэффициенты вычисляются на основе отклика каждого чувствительного элемента ФПУ на экспонирование двумя различными по величине потоками от источника опорного излучения, значения которых выбираются в динамическом диапазоне сигналов от наблюдаемой устройством сцены. Средства селекции, имеющиеся в блоке обработки сигналов, производят выбор определенного набора коэффициентов для каждого чувствительного элемента ФПУ в зависимости от значения сигнала на выходе АЦП.Closest to the proposed utility model in terms of technical nature and the achieved effect is an image forming apparatus with signal correction (see French patent No. 2720175, class C. G06F 17/10, G06T 5/00, published on 04/20/1994), comprising an optical circuit, a scanning device, and a submatrix FPU with signal accumulation and readout circuits, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the signal processing unit, one of the outputs of which is connected to adjustable sources of reference radiation, optically coupled through the scanning its device with a FPU, and a system synchronization circuit, electrically connected to a scanning device and a signal processing unit. Optical design may include input and projection lenses. The signal processing unit for performing signal correction includes a series-connected electrically connected analog-to-digital converter (ADC), a filter, a multiplier, an adder, as well as a computing device, selection tools, and random access memory (RAM). The optical circuit and scanning system forms a thermal image on the sensitive elements of the FPU. The analog video signal from the FPU is fed to the signal processing unit, where the ADC is converted to digital form. Next, the digital signal passes through the filter, multiplier and adder in order to correct the error of signals from the FPU caused by the influence of the previous analog sample of order n-1 on the subsequent sample of order n and the error of the output signals caused by the spread in the characteristics of the sensitive elements of the FPU. The multiplying device and the adder performs a linear mathematical conversion of the video signal from the FPU using one or more sets of correction factors previously calculated by the computing device for each sensitive element of the FPU. The coefficients are calculated based on the response of each sensitive element of the FPU to exposure by two different fluxes from the source of reference radiation, the values of which are selected in the dynamic range of signals from the scene observed by the device. The selection tools available in the signal processing unit select a specific set of coefficients for each sensitive element of the FPU depending on the signal value at the ADC output.
Недостатками в работе устройства формирования изображения с одним набором коэффициентов коррекции являются небольшой температурный диапазон наблюдаемой сцены, ограниченный областью вблизи значений потоков излучения от опорных источников, и невысокая скорость отработки устройством резкой смены температурной обстановки наблюдаемой сцены. Передаваемый температурный диапазон наблюдаемой сцены в данном случае зависит от режима работы ФПУ: времени накопления сигнала и величины накопительных емкостей каналов ФПУ, а также от внешних условий: суммарного значения полезных и паразитных потоков излучения. Величина погрешности выходного сигнала зависит от скорости и точности установки необходимой величины потока излучения от опорных источников.The disadvantages in the operation of the image forming apparatus with one set of correction factors are the small temperature range of the observed scene, limited to the region near the values of the radiation fluxes from the reference sources, and the low speed of the device working off a sharp change in the temperature of the observed scene. The transmitted temperature range of the observed scene in this case depends on the operating mode of the FPU: the signal accumulation time and the value of the storage capacities of the FPU channels, as well as on external conditions: the total value of the useful and spurious radiation fluxes. The magnitude of the error of the output signal depends on the speed and accuracy of the installation of the required value of the radiation flux from the reference sources.
Недостатком в работе устройства формирования изображения с несколькими наборами коэффициентов коррекции является то, что на величину сигнала на выходе АЦП, в зависимости от которой средства селекции производят выбор определенного набора коэффициентов коррекции, влияют не только величина суммарного потока излучения, направленного на чувствительный элемент ФПУ, но и другие факторы, например, температура охлаждения субматрицы чувствительных элементов ФПУ. В связи с необходимостью учета всех факторов, влияющих на величину сигнала на выходе АЦП, значительно усложняется устройство селекции, осуществляющее выбор определенного набора коэффициентов коррекции из всего массива, предварительно записанного в ОЗУ блока обработки сигналов.A disadvantage in the operation of an image forming apparatus with several sets of correction coefficients is that the signal value at the ADC output, depending on which the selection means select a certain set of correction coefficients, is affected not only by the total radiation flux directed to the sensitive element of the FPU, but and other factors, for example, the cooling temperature of the submatrix of sensitive elements of the FPU. Due to the need to take into account all the factors affecting the magnitude of the signal at the ADC output, the selection device, which selects a certain set of correction factors from the entire array previously recorded in the RAM of the signal processing unit, is significantly complicated.
Кроме того, при эксплуатации устройства формирования изображения в широком температурном диапазоне, бывает недостаточно фиксированных значений времени накопления сигнала и величины накопительных емкостей каналов ФПУ. При больших коэффициентах усиления аналогового сигнала, необходимых для повышения температурного разрешения системы, изменения потоков излучения от наблюдаемой сцены и окружающих ФПУ структур вызовут изменения постоянной составляющей выходного аналогового видеосигнала, в результате чего может быть превышен входной диапазон АЦП блока обработки сигналов.In addition, when operating the imaging device in a wide temperature range, there are insufficiently fixed values of the signal accumulation time and the value of the storage capacities of the FPU channels. At high amplitudes of the analog signal required to increase the temperature resolution of the system, changes in the radiation flux from the observed scene and surrounding structures of the FPU will cause changes in the constant component of the output analog video signal, as a result of which the input range of the ADC of the signal processing unit can be exceeded.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение функционирования устройства формирования изображения с минимальной погрешностью коррекции сигнала в широком диапазоне изменения температур, как самого устройства, так и наблюдаемой сцены, при условии максимального температурного разрешения.The task to which the claimed utility model is directed is to ensure the operation of an image forming device with a minimum error of signal correction in a wide range of temperature changes of both the device itself and the observed scene, subject to a maximum temperature resolution.
Это достигается тем, что в устройство формирования изображения, содержащее последовательно установленные оптически сопряженные входной объектив, сканирующее устройство, проекционный объектив и фотоприемное устройство, а также блок обработки сигналов, первый выход которого является выходом устройства формирования изображения, второй выход блока обработки сигналов подключен, по крайней мере, к одному регулируемому источнику опорного излучения, оптически сопряженному через сканирующее устройство с фотоприемным устройством, и схему синхронизации, электрически соединенную со сканирующим устройством и синхронизирующим входом блока обработки сигналов, дополнительно введены блок сопряжения, включенный между выходом фотоприемного устройства и входом блока обработки сигналов, и схема управления режимом работы фотоприемного устройства, вход которой подключен к третьему выходу блока обработки сигналов, а выход к управляющему входу фотоприемного устройства.This is achieved by the fact that in the image forming apparatus containing the optically conjugated input lens in series, a scanning device, a projection lens and a photodetector, as well as a signal processing unit, the first output of which is the output of the image forming device, the second output of the signal processing unit is connected, at least one adjustable source of reference radiation, optically coupled through a scanning device with a photodetector, and a circuit with synchronization, electrically connected to the scanning device and the synchronizing input of the signal processing unit, additionally introduced a pairing unit included between the output of the photodetector device and the input of the signal processing unit, and a control circuit for the operation mode of the photodetector device, the input of which is connected to the third output of the signal processing unit, and the output to the control input of the photodetector.
На фиг.1 показана функциональная схема устройства формирования изображения.Figure 1 shows a functional diagram of an image forming apparatus.
На фиг.2 показаны графики кривых отклика чувствительных элементов ФПУ, поясняющие результат применения схемы управления режимом работы ФПУ.Figure 2 shows graphs of the response curves of the sensitive elements of the FPU, explaining the result of the application of the control circuit mode of the FPU.
Устройство формирования изображения содержит последовательно установленные оптически сопряженные входной объектив 1, сканирующее устройство 2, проекционный объектив 3 и ФПУ 4, при этом выход ФПУ 4 электрически соединен с входом блока сопряжения 5, а выход блока сопряжения 5 с входом блока обработки сигналов 6, первый выход которого является выходом устройства формирования изображения, второй выход блока обработки сигналов 6 подключен, по крайней мере к одному регулируемому источнику опорного излучения 7, оптически сопряженному через сканирующее устройство 2 с ФПУ 4, а также схему синхронизации 8, электрически соединенную со сканирующим устройством 2 и синхронизирующим входом блока обработки сигналов 6, и схему управления 9 режимом работы ФПУ 4, вход которой подключен к третьему выходу блока обработки сигналов 6, а выход к управляющему входу ФПУ 4.The imaging device contains a serially mounted optically conjugated input lens 1, a scanning device 2, a projection lens 3 and a FPU 4, while the output of the FPU 4 is electrically connected to the input of the interface unit 5, and the output of the interface unit 5 to the input of the signal processing unit 6, the first output which is the output of the image forming apparatus, the second output of the signal processing unit 6 is connected to at least one adjustable source of reference radiation 7, optically coupled through a scan the device 2 with the FPU 4, as well as the synchronization circuit 8, electrically connected to the scanning device 2 and the synchronizing input of the signal processing unit 6, and the control circuit 9 of the operating mode of the FPU 4, the input of which is connected to the third output of the signal processing unit 6, and the output to control input FPU 4.
Блок обработки сигналов 6 содержит АЦП 10, вход которого является входом блока обработки сигналов 6, а выход подключен к входу схемы коррекции 11, выход которой является первым выходом блока обработки сигналов 6, вычислительное устройство 12, при этом вход вычислительного устройства 12 является синхронизирующим входом блока обработки сигналов 6, а выходы вычислительного устройства 12 подключены соответственно ко второму и третьему выходам блока обработки сигналов 6, к входам схемы коррекции 11 и ОЗУ 13. Схема коррекции 11 содержит множительное устройство и сумматор, при этом вход множительного устройства подключен к входу схемы коррекции 11, выход множительного устройства подключен к входу сумматора, а выход сумматора к выходу схемы коррекции 11.The signal processing unit 6 contains an ADC 10, the input of which is the input of the signal processing unit 6, and the output is connected to the input of the correction circuit 11, the output of which is the first output of the signal processing unit 6, the computing device 12, while the input of the computing device 12 is a synchronizing input of the block signal processing 6, and the outputs of the computing device 12 are connected respectively to the second and third outputs of the signal processing unit 6, to the inputs of the correction circuit 11 and RAM 13. The correction circuit 11 contains a multiplier device and the adder, while the input of the multiplying device is connected to the input of the correction circuit 11, the output of the multiplying device is connected to the input of the adder, and the output of the adder to the output of the correction circuit 11.
Промежуточное тепловизионное изображение наблюдаемого пространства, формируемое входным объективом 1, последовательно проецируется сканирующим устройством 2 и проекционным объективом 3 на линейки чувствительных элементов ФПУ 4. Аналоговый видеосигнал Un с ФПУ 4 поступает на блок сопряжения 5. Блок сопряжения 5 функционально представляет собой усилитель аналогового сигнала с вычитанием постоянной составляющей сигнала Uoп. Постоянная составляющая сигнала, вызванная паразитными засветками от окружающих ФПУ 4 структур и от оптических элементов устройства, а также постоянной составляющей светового потока излучения от наблюдаемой сцены, имеет высокое значение по отношению к переменной составляющей, соответствующей деталям сцены. Часть этой постоянной составляющей одинакова для всех чувствительных элементов ФПУ 4, следовательно, ее вычитание, не снижая информативности сигнала, позволяет усилить полезную переменную составляющую до уровня входного диапазона АЦП 10. Величина коэффициента усиления аналогового сигнала Кu в блоке сопряжения 5 устанавливается исходя из температурной неравномерности ожидаемой сцены и диапазона разброса характеристик чувствительных элементов ФПУ 4. Чем больше неравномерность ожидаемой сцены и диапазон разброса характеристик чувствительных элементов ФПУ 4, тем меньше значение коэффициента усиления аналогового сигнала Кu в блоке сопряжения 5. Величина Uоп соответствует значению середины наиболее линейного участка кривых отклика чувствительных элементов ФПУ 4, например, в частном случае, середине динамического диапазона выходного сигнала ФПУ 4.An intermediate thermal imaging image of the observed space formed by the input lens 1 is sequentially projected by the scanning device 2 and the projection lens 3 onto the line of sensitive elements of the FPU 4. The analog video signal Un with the FPU 4 is fed to the interface unit 5. The interface unit 5 is functionally an analog signal amplifier with subtraction the constant component of the signal U op . The constant component of the signal caused by spurious illumination from the structures surrounding the FPU 4 and from the optical elements of the device, as well as the constant component of the luminous flux of radiation from the observed scene, has a high value with respect to the variable component corresponding to the details of the scene. Part of this constant component is the same for all sensitive elements of FPU 4, therefore, its subtraction, without reducing the information content of the signal, allows you to enhance the useful variable component to the level of the input range of the ADC 10. The value of the gain of the analog signal K u in the interface unit 5 is set based on temperature non-uniformity the expected scene and the range of variation in the characteristics of the sensitive elements of the FPU 4. The greater the unevenness of the expected scene and the range of variation of the characteristics of the FPU 4 elements, the lower the value of the gain of the analog signal K u in the interface unit 5. The value of U op corresponds to the midpoint of the most linear portion of the response curves of the sensitive elements of the FPU 4, for example, in the particular case, the middle of the dynamic range of the output signal of the FPU 4.
При изменении внешних условий, например, при резкой смене температурной обстановки устройства или изменении уровня теплового фона наблюдаемой сцены, уровень постоянной составляющей сигнала изменится, что может вызвать выход усиленного в блоке сопряжения сигнала Un за границы входного диапазона АЦП 10 и, как следствие, потерю тепловизионного изображения. Более значительные изменения потоков излучения вызовут, кроме того, выход сигнала за границы рабочего диапазона сигналов ФПУ 4.When external conditions change, for example, when the temperature of the device changes abruptly or the thermal background of the observed scene changes, the level of the constant component of the signal changes, which can cause the signal U n amplified in the interface unit to go beyond the boundaries of the input range of the ADC 10 and, as a result, loss thermal imaging image. More significant changes in the radiation flux will also cause the signal to go beyond the boundaries of the operating range of the FPU 4 signals.
С целью исключения возможности появления такой ситуации в устройство формирования изображения дополнительно введена схема управления 9 режимом работы ФПУ 4. В зависимости от диапазона значений последовательного потока данных Хn, сформированных АЦП 10 в ответ на аналоговую выборку Un, схема управления 9 режимом работы ФПУ 4 посредством управления значением времени накопления сигнала Тн и величиной накопительных емкостей Сн каналов ФПУ 4 устанавливает режим работы ФПУ 4 таким образом, что вся выборка значений аналогового сигнала Un находится в наиболее линейном участке Длин кривых отклика чувствительных элементов ФПУ 4. В рассматриваемом случае, когда Uoп соответствует середине наиболее линейного участка Длин кривых отклика чувствительных элементов ФПУ 4, диапазон значений последовательного потока данных Un может быть установлен в соответствии с формулой:In order to exclude the possibility of such a situation, the control unit 9 of the FPU 4 operating mode is additionally introduced into the image forming device. Depending on the range of values of the serial data stream X n generated by the ADC 10 in response to the analog sample U n , the control circuit 9 of the FPU 4 operating mode by controlling the value of the signal accumulation time T n and the value of the storage capacitances C n of the channels, the FPU 4 sets the operation mode of the FPU 4 so that the entire sample of the values of the analog signal U n length in the most linear section of the Length of the response curves of the sensitive elements of the FPU 4. In the case under consideration, when U op corresponds to the middle of the most linear section of the Length of the response curves of the sensitive elements of the FPU 4, the range of values of the serial data stream U n can be set in accordance with the formula:
Un=Uoп±Uацп \ 2Кu, гдеU n = U op ± U acp \ 2K u , where
Un - значение напряжения последовательной аналоговой выборки сигнала с ФПУ 4 в момент времени n;U n is the voltage value of the serial analogue sample signal from the FPU 4 at time n;
Uoп - значение опорного напряжения на отрицательном входе усилителя блока сопряжения 5;U op - the value of the reference voltage at the negative input of the amplifier of the interface unit 5;
Uацп - величина входного диапазона АЦП 10;U ADC - the value of the input range of the ADC 10;
Кu - коэффициент усиления аналогового сигнала в блоке сопряжения 5.To u is the gain of the analog signal in the interface unit 5.
На фиг.2 показан график А кривой отклика одного чувствительного элемента ФПУ 4 при определенных значениях времени накопления сигнала Тн и величины накопительной емкости Сн. Поток излучения со значением Ф1 в пределах динамического диапазона Д1 вызывает отклик чувствительного элемента ФПУ 4 величиной U1, который находится в пределах наиболее линейного участка Длин. При изменении величины потока и выходе его значения Ф2 или Ф3 за пределы динамического диапазона излучения Д1 последует смещение значений откликов чувствительного элемента ФПУ 4 за пределы наиболее линейного участка Длин, точки U2 и U3. При увеличении значения потока излучения, точка Ф3, схема управления 9 режимом работы ФПУ 4 с помощью управляющего сигнала сокращает время накопления сигнала Тн или увеличивает величину накопительной емкости Сн канала ФПУ 4, а при уменьшении значения потока излучения, точка Ф3, увеличивает время накопления сигнала Тн или уменьшает величину накопительной емкости Сн канала ФПУ 4. В первом случае полученному режиму работы ФПУ 4 соответствует график В, во втором график С. В результате, значения откликов U2 или U3 чувствительного элемента ФПУ 4 возвращаются на наиболее линейный участок Длин, точки U'2 и U'3. Изменение величины емкости накопления Сн обеспечивает грубую установку уровня выходного сигнала Un, а изменение времени накопления Тн более точную. U2 - суммарный динамический диапазон значений потока излучения при изменении Тн или Сн. Таким образом, при управлении значением времени накопления сигнала Тн и величиной накопительных емкостей Сн каналов ФПУ 4 обеспечивается более широкий динамический диапазон значений потока излучения Ф, чем при Сн=const, Тн=const.Figure 2 shows a graph A of the response curve of one sensor element FPU 4 at certain values of the signal accumulation time T n and the value of the storage capacitance C n . The radiation flux with a value of Ф 1 within the dynamic range D 1 causes the response of the sensitive element of FPU 4 with a value of U 1 , which is within the most linear section of D lin . When the flow magnitude changes and its value Ф 2 or Ф 3 goes beyond the limits of the dynamic range of radiation D 1, the response values of the sensitive element of the FPU 4 will shift beyond the most linear portion of D lin , points U 2 and U 3 . By increasing the value of the radiation flux, point Ф 3 , the control circuit 9 of the FPU 4 operating mode by means of a control signal reduces the signal accumulation time T n or increases the storage capacitance C n of the FPU 4 channel, and when the radiation flux decreases, the point Ф 3 increases the signal accumulation time T n or decreases the value of the storage capacitance C n of the FPU channel 4. In the first case, the obtained operation mode of the FPU 4 corresponds to schedule B, in the second, schedule C. As a result, the response values U 2 or U 3 of the sensitive element FPU 4 return to the most linear section of D lin , points U ' 2 and U' 3 . Changing the value of the accumulation capacity With n provides a rough setting of the level of the output signal U n , and the change in the accumulation time T n more accurate. U 2 - the total dynamic range of the values of the radiation flux when changing T n or C n Thus, when controlling the value of the signal accumulation time T n and the value of the storage capacitances C n of the FPU 4 channels, a wider dynamic range of the radiation flux Φ is provided than with C n = const, T n = const.
Усиленный видеосигнал поступает на АЦП 10 блока обработки сигналов 6, преобразуется в последовательную цифровую выборку Хn и поступает на вход схемы коррекции 11. Схема коррекции 11 осуществляет линейную аппроксимацию входного сигнала Хn по формуле:The amplified video signal is fed to the ADC 10 of the signal processing unit 6, converted to a sequential digital sample X n and fed to the input of the correction circuit 11. The correction circuit 11 performs a linear approximation of the input signal X n according to the formula:
X'n=AnXn+Bn, гдеX ' n = A n X n + B n , where
Хn - значение выборки сигнала порядка n на выходе АЦП 10 блока обработки сигналов 6;X n - the value of the sample signal of order n at the output of the ADC 10 of the signal processing unit 6;
An и Вn - набор коэффициентов коррекции;A n and B n - a set of correction factors;
X'n - значение выборки сигнала на выходе устройства формирования изображения.X ' n is the sample value of the signal at the output of the image forming apparatus.
Коэффициенты An и Вn считываются в темпе поступления входного сигнала из ОЗУ 13, куда предварительно записываются вычислительным устройством 12. Коэффициенты An и Вn рассчитываются на основе отклика каждого чувствительного элемента ФПУ 4 на экспонирование различными по величине потоками от опорного источника излучения 7 и направляемыми сканирующим устройством 2 на ФПУ 4 за пределами угла сканирования пространства предметов. Величина потока от источника опорного излучения задается вычислительным устройством 12 в пределах диапазона значений потока излучения от наблюдаемой сцены. В этом случае не всегда удается обеспечить требуемую величину потоков от опорного источника 7. Погрешность коррекции сигнала в ситуации, когда величина потока излучения от наблюдаемой сцены находится вне диапазона, ограниченного значениями потоков от источника опорного излучения 7, появляется либо кратковременно, пока источник опорного излучения 7 не успевает отработать резкие изменения температуры наблюдаемой сцены, либо присутствует постоянно, когда источник опорного излучения 7 не может обеспечить требуемого значения потока излучения. Эта погрешность вызвана нелинейностью кривых отклика чувствительных элементов ФПУ 4. Ее величина тем больше, чем сильнее отличаются значения потока излучения от наблюдаемой сцены и потока от опорного источника излучения 7, и чем дальше находятся их значения от линейного участка Длин кривой откликов чувствительных элементов ФПУ 4.The coefficients A n and B n are read at the rate of arrival of the input signal from the RAM 13, which are pre-recorded by the computing device 12. The coefficients A n and B n are calculated based on the response of each sensitive element of the FPU 4 to exposure by different magnitudes of the fluxes from the reference radiation source 7 and guided by the scanning device 2 on the FPU 4 outside the scanning angle of the space of objects. The magnitude of the flux from the reference radiation source is set by the computing device 12 within the range of values of the flux of radiation from the observed scene. In this case, it is not always possible to provide the required value of the fluxes from the reference source 7. The error of the signal correction in a situation when the magnitude of the radiation flux from the observed scene is outside the range limited by the fluxes from the reference radiation source 7 appears either briefly while the reference radiation source 7 does not have time to work out sharp changes in the temperature of the observed scene, or is present constantly when the reference radiation source 7 cannot provide the required value of the radiation flux Niya. This error is caused by the nonlinearity of the response curves of sensors PD 4. Its size is larger, the more different flux values of the observed scene and the flow from the reference radiation source 7, and the farther are the values from the linear portion of the curve D lin sensitive elements responses FPA 4 .
Смещение значений откликов чувствительных элементов ФПУ 4 в наиболее линейный участок Длин снижает величину погрешности коррекции сигнала.The shift of the response values of the sensitive elements of the FPU 4 to the most linear portion of the D lin reduces the value of the error correction signal.
Схема синхронизации 8 задает последовательность работы устройств и согласует по времени угол разворота зеркала сканирующего устройства 2 с процессом накопления и считывания сигнала в ФПУ 4.The synchronization circuit 8 sets the sequence of operation of the devices and coordinates in time the angle of rotation of the mirror of the scanning device 2 with the process of accumulation and reading of the signal in the FPU 4.
Таким образом обеспечивается функционирование устройства формирования изображения с минимальной погрешностью коррекции сигнала в широком диапазоне изменения температур, как самого устройства, так и наблюдаемой сцены, при условии максимального температурного разрешения.This ensures the functioning of the imaging device with a minimum error correction signal in a wide temperature range, both the device itself and the observed scene, subject to maximum temperature resolution.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009125272/22U RU87854U1 (en) | 2009-07-01 | 2009-07-01 | IMAGE FORMING DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009125272/22U RU87854U1 (en) | 2009-07-01 | 2009-07-01 | IMAGE FORMING DEVICE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU87854U1 true RU87854U1 (en) | 2009-10-20 |
Family
ID=41263384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009125272/22U RU87854U1 (en) | 2009-07-01 | 2009-07-01 | IMAGE FORMING DEVICE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU87854U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2707714C1 (en) * | 2019-01-28 | 2019-11-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Device for automatic acquisition and processing of images |
-
2009
- 2009-07-01 RU RU2009125272/22U patent/RU87854U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2707714C1 (en) * | 2019-01-28 | 2019-11-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Device for automatic acquisition and processing of images |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5361140A (en) | Method and apparatus for dynamic correction of microscopic image signals | |
| JP5855035B2 (en) | Solid-state imaging device | |
| US5118943A (en) | Device for correcting the faults of a sequence of images analyzed by an integrating matrix infrared sensor | |
| CN109155827B (en) | High dynamic range imaging sensor array | |
| US9154718B2 (en) | Solid state imaging device | |
| CN112640440A (en) | Imaging method, imaging device, movable platform and electronic equipment | |
| US20080278613A1 (en) | Methods, apparatuses and systems providing pixel value adjustment for images produced with varying focal length lenses | |
| US4723174A (en) | Picture image processor | |
| JP2013157868A (en) | Solid-state imaging device | |
| JP2013118573A (en) | Imaging apparatus | |
| JP2008306565A (en) | Imaging apparatus and signal correcting method thereof | |
| JP6991371B1 (en) | Infrared imager | |
| RU87854U1 (en) | IMAGE FORMING DEVICE | |
| JP3578037B2 (en) | Semiconductor device and control method thereof | |
| JPH11112884A (en) | Method for correcting dark current of video camera device and video camera device using the method | |
| RU2407213C1 (en) | Image forming device | |
| RU123614U1 (en) | IMAGE FORMING DEVICE | |
| JP2003172611A (en) | Object surface shape-measuring apparatus | |
| JP6395370B2 (en) | Method and system for determining in real time a signal summed from a set of received signals | |
| JP2019213193A (en) | Infrared imaging apparatus and program used for the same | |
| RU2515948C2 (en) | Image forming apparatus | |
| JP4067728B2 (en) | Correction method of input / output characteristics of infrared detector | |
| US20230019063A1 (en) | Non-uniformity correction (nuc) self-calibration using images obtained using multiple respective global gain settings | |
| US9185310B2 (en) | Solid-state imaging device, illuminance measuring method performed by solid-state imaging device, and camera module | |
| JP4574201B2 (en) | Signal processing device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MG1K | Anticipatory lapse of a utility model patent in case of granting an identical utility model |
Ref document number: 2009125261 Country of ref document: RU Effective date: 20101220 |