SU1285622A1 - Способ преобразовани оптического изображени в видеосигнал - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к телеви дению. Цель изобретени  - расшире .ние светового динамического диапазона . Сущность способа заключаетс  в том, что в первых N-1 кадрах оптическое изображение, содержащее точечные объекты и световой фон, преобразуют в потенциальный рельеф СПР) мишени. ПР накапливают, одновременно считыва  этот ПР N-1 раз током луча, пропорциональным значению ПР от светового фона. При этом ток луча  вл етс  таким, что считываетс  ПР только от светового фона, но не от точечных объектов, т.е. при потенциале катода, наход щемс  на возрастакицем участке вторично-эмиссионной х-ки . мишени. В N-OM кадре считывают ПР изображени  объектов при номинальном токе луча, т.е. при потенциале катода , равном потенциалу приведени  мишени . Цель достигаетс  путем считывани  одновременно с посто нной и переменной по растру составл ющей ПР от светового фона. Дан пример устр-ва дл  осуществлени  способа. 1 ил. (Л

Description

to

сх

ел

а IND ю

Изобретение относитс  к промыш ленности средств св зи и может быть использовано при построении телевизионных камер, предназначенных дл  систем прикладного телевидени , а также при построении высокочувствительных телевизионных камер, предназначенных дл  астрофизических наблюдений и исследований, налример дл  обнаружени  и определени  положени  й  ркости слабосвет щихс  точечных объектов в услови х фоновой засветки.

Цель изобретени  - расширение све- .тового динамического диапазона преобразовани  путем считывани  одновременно с посто нной и переменной по растру составл ющей потенциального рельефа от светового фона.

На чертеже изображена структурна  схема устройства дл  осуществлени  способа.

Способ преобразовани  оптического из,ображени  в видеосигнал заклю- чаетс  в том, что оптическое изобра-; жение, содержащее изображение звезд и световой фон, преобразуют в потенциальный рельеф на мишени передающей трубки при поддерживаемом на номина- льном уровне максимуме распределени  по растру накапливаемого за кадр рельефа от фона. В первых N-1 кадрах каждого цикла накоплени  считывают потенциальный рельеф от фона лучом при токе, эффективна  часть которого пропорциональна значению накапливаемого за кадр потенциального рельефа от фона в каждой точке растра, и при потенциале катода, пониженном относительно потенциала приведени  до уровн , при котором считьшаемый потенциальный рельеф находитс  на возрастающем (в общем случае на неспадающем ) участке вторично-эмисси- онной характеристики мишени, В последнем N-OM кад ре каждого цикла накоплени  потенциальный рельеф считывают номинальным, достаточным дл  считывани  рельефа от фона и от звезд «ГОКОМ луча и при потенциале катода, равном потенциалу приведени  мишени,, Устройство дл  осуществлени  предлагаемого способа (телевизионна  ка мера) содержит передающую трубку 1 с фотокатодом.2, ускор ющим электродом 3, мишенью 4, термокатодом 5, модул тором 6, анодом 7 и фокусирующим электродом 8.

0

f 0

5 Q 0 Q 5

Яа секцию считывани  передающей трубки 1 установлена фокусирующе-от- клон юща  система (ФОС) 9, к которой подключены выходы генератора 10 разверток . К мишени 4 подключен видеоусилитель 11, выход ВС которого  вл етс  сигнальным выходом камеры. К видеоусилителю 11 подключен блок 12 вьщелени  фоновой составл ющей видеосигнала (ФСВС). К выходу блока 12 подключен высоковольтный преобразователь 13 напр жени , минусовой выход которого подключен к фотокатоду 2, а плюсовой - к ускор кмцему электроду 3. К выходу блока 12 подключен корректор 14 с цеп ми ручной регулировки степени коррекции. К выходу корректора 14 подключен сигнальный вход блока 15 вычислени  и управлени . К вькоду-входу блока 15 подключен вход-выход оперативно-запоминающего устройства 16 (ОЗУ). К выходу блока 15 подключен вход фильтра 17 нижних частот. К выводам модул тора 6, термокатода 5 и электрода 8 подключены выходы соответствующих формирователей 18-20 с цеп ми раздельной регулировки формируемых уровней..

Каждьш из формирователей 18 и |9 содержит также сумматор. Первые вхо- ды формирователей 18 и 19 и вход формировател  20 подключены к первому выходу генератора 21 импульсов. Второй вход формировател  18 подключен к фильтру 17, а на второй .и тре- тий входы формировател  19 подают соответственно КСИ и ССИ. На пе ррый вход генератора 2,1 поступают КСИ, на второй - код установки числа N. Третий вход генератора 21 подключен к выходу блока 12 через блок 22 сравнени . Выход сигналов управлени  генератора.21 подключен к соответствующему входу блока 15, При стыковке телевизионной камеры с телескопом 23 оптический вход супер- кремникона располагаетс  в фокальной плоскости телескопа 23.

Устройство фотоэлектрического преобразовани  работает следующим образом,

При проецировании оптического изображени  участка звездного неба телескопом 23 на оптический вход передающей трубки 1 световой поток непрерывно преобразуетс  в потенци- .альный рельеф, накапливаемый на мишени 4. Интенсивность накоплени  определ етс  уровнем светового потока и величиной докоммутационного усилени , определ емой разностью напр жений на фотокатоде 2 и электроде 3. При изменении напр жени  на выходе высоковольтного преобразовател , например, от 12 до 4 кВ доком- мутационное усиление уменьшаетс  пр имерно в 80 раз. Накопление потенциального (зар дного) рельефа на ми шени 4 раздел ют на циклы (интервалы накоплени ) длительностью в N кадров (число N измен етс , например, от 1 до 30). Длительность цикла в N кадров задаетс  периодически повтор ющимис  пр моугольными импульсами длительностью в N-1 кадр с интервалом между ними в один кадр (формируютс  генератором 21 на первом выходе под воздействием внешнего сигнала Установка N). Электронный луч, эмиттируемый термокатодом и формируемый модул тором 6, анодом 7 и электродом 8 совместно с ФОС 9, в N-M кадре каждого цикла построчно (например, при 575 активных строках) коммутирует элементы мишени 4, довод  потенциалы элементов мишени до потенциала катода, например , равного нулю, при номинальном , например, в 3 мкА токе луча и при номинальном, например, в 400 В напр жении на электроде 8 (соответствует оптимальной фокусировке луча) Номинальный ток луча определ етс  напр жением, например, 30 В на модул торе 6 относительно термокатода 5, задаваемым формировател ми 18 и 19. Отклонение луча, непрерывное по строкам, непрерывное или дискретное по кадру, обеспечиваетс  ФОС 9 и генератором 10, синхронизируемым КСИ и ССИ с частотой следовани , например, 25 Гц и 15625 Гц соответственно. Считывание на обратном ходу по кадру (при любом числе N) и по строке (пр«- 1) прерываетс  повышением потенциала термокатода 5-,например, до 20 В на врем  действи  КСИ и ССИ на входах формировател  19, в котором эти импульсы усиливаютс , например, в 6 раз.

Б подготовительном режиме работы камеры (при ), задаваемым гене-- ратором 21 при воздействии внешней команды - Установка или запрещающего сигнала (например, логической 1) с блока 22, считывание всего

потенциального рельефа, накапливаемого за кадр, осуществл етс  в каждом кадре. При этом во входной цепи видеусилител  11 протекает ток сиг

нала размахом, например, в 1000 нА, состо щий из видеоимпульсов от изображений звезд размахом, например, до 750 нА и фоновой составл ющей размахом, например, в 250 нА (при

посто нной составл ющей, например, в 100 нА и переменной по кадру, на пример, в 150 нА).

В видеоусилителе 11 сигнал усиливаетс , например, до 2 В (0,5 В от

фоновой составл кщей). В блоке 12 фиксируетс  нулевой уровень сигнала во врем  ССИ, затем сигнал ограни- чивают сверху до уровн , например, 0,6 В и фильтруют в полосе, например , до 50 кГц (обеспечиваетс  повышенна  точность выделени  фоновой составл ющей). В высоковольтном преобразователе 13 выделенна  фонова  составл юща  сравниваетс  с выстав-

ленным при настройке камеры уровнем, например, в 0,5 В. При отклонении размаха фоновой составл ющей от 0,5 В образуетс  напр жение рассог ласовани , которое измен ет напр жение на выходе высоковольного преобразовател  13 до тех пор, пока изменение докоммутационного усилени  не скомпенсирует изменение уровн  фоновой засветки. При этом на выходе

блока 22 сравнени  будет разрешающий сигнал (логический О) и камера готова к переходу в основной режим работы (N 1)..

При поступлении на генератор 21

сигнала Установка N (N 1) в генераторе 21 формируетс  импульс запи-; си, пocтyпaюш й в блок 15. Под его воздействием в ОЗУ 16 записываетс  матрица чисел, например, состо ща 

из 26 отсчетов по строке и 57 отсчетов по кадру, равномерно распределенных по строке и по кадру. Величина чисел определ етс  значением фоновой составл ющей видеосигнала в момент его аналого-цифрового преобразовани . Перед этим преобразованием в корректоре 14 фоновую составл ющую измен ют по амплитуде с учетом коэффициента передачи всего контура

управлени  током луча и корректируют по установленной при настройке камеры нелинейной зависимости выходного напр жени  от входного (подбираетс  при настройке камеры по отсутствию считывани  потенциального рельефа в N-1 кадрах от имитируемых изображений звезд во всем диапазоне значений переменной по растру состал ющей видеосигнала от фоновой засветки ) .

В основном режиме работы камеры (N 1) под действием импульсов с первого выхода генератора 21 ССИ и КСИ в N-1 кадрах потенциал на катоде во врем  пр мого хода по строкам и во врем  обратного хода по кадру устанавливаетс  равным 20 В (прерыветс  считывание), а во врем  обратного хода по строкам - пониженным, например, равным -15 В. Этот потенциал определ етс  при настройке камеры по отсутствию в N-1 кадрах сигналов от изображений звезд различной  ркости, что соответствует невозрастающему характеру зависимости эффективности считывани  от величины потенциального рельефа.

В каждом из N-1 кадров в блоке 15 записанную в устройстве 16 матрицу значений скорректированной фоновой составл ющей преобразуют в поле мгновенных значений напр жени , уп- равл к цего током луча. При этом преобразовании измен ют пор док следовани  отсчетов по срокам на обратный (соответствует изменению направлени  развертки по строке при считывании на обратном ходу), уменьшают временной масштаб по строке, например , в 4 раза (при 20%-ном обратном ходе по строке), интерполируют зна-, чени  матрицы чисел линейно в двух направлени х (по строке и по кадру) и преобразуют интерполированное поле значений в аналоговый сигнал (сигнал управлени  током луча). В фильтре 17 этот сигнал ограничивают по спектру в полосе 50 кГц, сглажива  скачки напр жени  вдоль строки. В формирователе 18 во врем  обратного хода по строке в N-1 кадрах формируютс  посто нные уровни, например, -50 В,

дул торе 6, измен ющегос  в соответ ствии с изменени ми потенциального рельефа от светового фона, в N-1 кадрах осуществл етс  считывание как посто нной, так и переменной по рас ру составл ющих потенциального рель фа от фона. Тем самым обеспечиваетс  расширение светового динамическо го диапазона фотоэлектрического пре образовани . В N-1 кадрах на пр мом ходу по строке потенциал на выходе формировател  19 (термо катода 5) повышаетс  до 20 В и считывание потенциального рельефа отсутствует. В N кадрах во врем  пр мого хода по строке и по кадру напр жение на выходе формировател  19 устанавливает с  равным потенциалу приведени  мишени (нулевым), а напр жение на мо- дул 7 оре 6 - номинальным (-30 В). .В N-M кадре считываетс  потенциальный рельеф обычным образом и на выходе камеры ВС формируетс  видеосигнал. При изменении уровн  фоновой засвет ки или темнового тока мишени 4 в N-M кадре размах фоновой составл ющей видеосигнала выйдет за верхний (при увеличении фона) или за нижний (при уменьшении фона) пороги сраба25

30

тывани , установленные в блоке 22,

и на ее выходе сформируетс  сигнал Запрещение (логическа  1), и в камере с помощью генератора 21 внов установитс  подготовительный режим 35 работы. При этом под действием соот ветствующего сигнала с генератора 2 в ОЗУ 16 записанные ранее значени  матриць чисел стираютс ..

Claims (1)

1. О Формула изобретен.и

   Способ преобразовани  оптического изображени  в видеосигнал, при 45 котором оптическое изображение в N кадрах каждого цикла накоплени  пре образуют в потенциальный рельеф, считыва  этот рельеф в первые N-1 кадры лучом при потенциале катода.

   соответствующие току луча (например, 50 пониженном относительно потенциала В 2,5 мкА), необходимому дл  считывани  максимального уровн  потенциального рельефа. С этими посто нными уровн ми суммируетс  сигнал, поступающий с выхода фильтра 17, так, 55 что меньшему значению по полю потенциального рельефа от фона соответствует и меньший ток луча. Под действием управл ющего напр жени  на моприведени  мишени до уровн , при ко тором считываемый потенциальный рельеф находитс  на неспадающем участ ке вторично-эмиссионной характерис- тики.и считыва  в последнем N-M кад ре цикла потенциальный рельеф номинальным током луча и при потенциале катода, равном потенциалу приведени мишени, отличающийс 

   10

   5622 6

   дул торе 6, измен ющегос  в соответствии с изменени ми потенциального рельефа от светового фона, в N-1 кадрах осуществл етс  считывание как посто нной, так и переменной по растру составл ющих потенциального рельефа от фона. Тем самым обеспечиваетс  расширение светового динамического диапазона фотоэлектрического преобразовани . В N-1 кадрах на пр мом ходу по строке потенциал на выходе формировател  19 (термо катода 5) повышаетс  до 20 В и считывание потенциального рельефа отсутствует. В N кадрах во врем  пр мого хода по строке и по кадру напр жение на выходе формировател  19 устанавливаетс  равным потенциалу приведени  мишени (нулевым), а напр жение на мо- дул 7 оре 6 - номинальным (-30 В). .В N-M кадре считываетс  потенциальный рельеф обычным образом и на выходе камеры ВС формируетс  видеосигнал. При изменении уровн  фоновой засветки или темнового тока мишени 4 в N-M кадре размах фоновой составл ющей видеосигнала выйдет за верхний (при увеличении фона) или за нижний (при уменьшении фона) пороги сраба20

   25

   30

   тывани , установленные в блоке 22,

   и на ее выходе сформируетс  сигнал Запрещение (логическа  1), и в камере с помощью генератора 21 вновь установитс  подготовительный режим 35 работы. При этом под действием соответствующего сигнала с генератора 21 в ОЗУ 16 записанные ранее значени  матриць чисел стираютс ..

   О Формула изобретен.и  

   Способ преобразовани  оптического изображени  в видеосигнал, при котором оптическое изображение в N кадрах каждого цикла накоплени  преобразуют в потенциальный рельеф, считыва  этот рельеф в первые N-1 кадры лучом при потенциале катода.

   пониженном относительно потенциала

   приведени  мишени до уровн , при котором считываемый потенциальный рельеф находитс  на неспадающем участке вторично-эмиссионной характерис- тики.и считыва  в последнем N-M кадре цикла потенциальный рельеф номинальным током луча и при потенциале катода, равном потенциалу приведени  мишени, отличающийс 

   сен

   кси

   сси