SU1645979A1 - Устройство дл считывани изображений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике и может быть использовано при исследовании импульсных быстропротекакицих процессов . Цель изобретени  - повышение точности устройства - достигаетс  введением двух триггеров, трех коммутаторов , фильтра низкой частоты, пикового детектора, регул тора уровн , формировател  импульсов, двух аналого-цифровых преобразователей, трех элементов задержки, блока записи, регистра, элемента ИЛИ и цифроаналсгового преобразовател , что позвол ет регистрировать с высокой разрешающей способностью неравномерность сигнала в зоне его максимальной амплитуды. 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике и может быть использовано при исследовании импульсных быстропротекающих процессов , сопровождающихс  световым излучением .

Цель изобретени  - повышение точности устройства.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 - структура кодов разделителей; на фиг. 4 - структуры дискретизации.

Устройство содержит телевизионный датчик 1, линию 2 св зи, видеоусилитель 3, фиксатор 4 уровн , селектор 5 синхроимпульсов, формирователь 6 уровн , блок 7 запуска, счетчик 8, генератор 9 импульсов, блок 10 управлени , первый 11 и второй триггеры 12, третий 13 и четвертый 14 коммутаторы, фильтр 15 низкой частоты , пиковый детектор 16, регул тор 17 уровн , второй коммутатор 18, первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 19, элемент ИЛИ 20, первый 21 и второй 22 элементы задержки, регистр 23, цифроаналоговый преобразователь (ЦАЛ) 24, дифференциальный усилитель 25, второй АЦП 26, первый коммутатор 27, блок 28 записи, формирователь 29 импульсов, третий элемент 30 задержки и блок 31 пам ти.

Устройство работает следующим образом .

F исходном состо нии телевизионный датчик 1 формирует последовательность строчных синхроимпульсов. Генератор 9 импульсов формирует непрерывную последовательность тактовых импульсов. Устройство находитс  в ждущем режиме и регистрации информации не происходит.

Дл  синхронизации начала работы устройства с моментом по влени  имлульI

(Л

с

о

4 СП

со 1

со

сного изображени  на вход Запуск устройства поступает импульс (поз. 32, фиг. 2), формируемый внешним устройством одновременно с началом свето-, вого импульса„ Импульс запуска поступает на управл ющие входы телевизионного (ТВ) датчика 1 и блока 7 запуска . ТВ датчик 1 после прихода импульса запуска переходит в режим накоплени  потенциального рельефа и преобразует световую информацию в электрическую , котора  затем в виде полного видеосигнала передаетс  по линии 2 св зи (поз 33, фиг о 2)„ До прихода импульса запуска на выходе блока за пуска 7 присутствует уровень О, подаваемый на вход сброса счетчика 8 и

10

15

и вход селектора 5 синхроимпульсов,, На другой вход селектора 5 поступает напр жение уровн  срабатывани , завис щее от амплитуды помехи (поз. 37, фиг с 2)„ Селектор 5 выдел ет из полного видеосигнала, поступающего на его вход, строчные синхроимпульсы путем сравнени  напр жений на обоих входах При поступлении синхроимпульса на управл ющий вход фиксатора 4 уровн  с выхода селектора 5 синхроимпульсов в фиксаторе 4 происходит запоминание уровн  гашени  дл  каждой строки и его вычитание из полного видеосигнала В результате на информационном выходе фиксатора 4 уровн  начальный уровень видеосигнала соответствует нулевому уровню (поз-38, фиг„2

запрещающий работу счетчика 8„ С приходом импульса запуска на выходе бло- 20 независимо от наличи  низкочастотных

ка 7 запуска по вл етс  уровень 1, который снимает запрет с входа сброса счетчика 8 и переводит счетчик 8 в счетный режим Счетчик 8 подсчетом импульсов с генератора 9 осущест- 25 вл ет задержку tj кодировани  на врем  накоплени  ТВ-датчика. После фор мировани  временного интервала задержки t- счетчик 8 выдает импульс (поз. 34, фиг. 2) на управл ющий вход блока 10 управлени „ С приходом этого импульса блок 10 управлени  формирует временной интервал t, путем подсчета импульсов, подаваемых на счетный вход блока 10 с генератора 9; длитель30

35

помех видеосигнала На вход формировател  6 уровн  срабатывани  селектора с управл ющего выхода фиксатора 4 подаетс  запомненный в начале каждой строки уровень гашени  с наложенной низкочастотной помехой„ На выходе формировател  6 по вл етс  напр жение, пропорциональное суммарной амплитуде помехи и уровню гашени  (поз.37,фиг.2).Таким образом, уровень срабатывани  селектора 5 автоматически отслеживает изменение уровн  гашени  видеосигнала в зависимости от амплитуды низкочастотной помехи с В результате обеспечиваетс  выделение синхроимпульсов и фиксаци  начального уровн  сигнала  ркости при амплитудах наводок, превышающих амплитуду синхроимпульсов, что повышает точность считывани  в услови х низкочастотных помех.

ность интервала t соответствует времени пр мого хода кадра. Во врем  tK разрешаетс  прохождение строчных синхроимпульсов (поз.35,фиг.2).подаваемых на другой управл ющий вход блока 10 с выхода селектора 5, на второй выход блока 10. С приходом импульса со счетчика 8 на первом выходе , блока 10 формируетс  сигнал блокировки (поз.36,фиг.2), подаваемый на вход блокировки блока 7 запуска на врем  кодировани  инЛормации, с целью предотвращени  ложных повторных запусков устройства с, После окончани  временного интервала блок 10 снимает сигнал блок-ировки и запрещает прохождение строчных синхроимпульсов о Выделение строчных синхроимпульсов и фиксаци  начального уровн  сигнала  ркости осуществл етс  следующим образом. Усиленный видео усилителем 3 полный видеоснг- нал (поз.33, фиг. 2) поступает на вход фиксатора 4 уровн  видеосигнала ,

,

59794

и вход селектора 5 синхроимпульсов,, На другой вход селектора 5 поступает напр жение уровн  срабатывани , завис щее от амплитуды помехи (поз. 37, фиг с 2)„ Селектор 5 выдел ет из полного видеосигнала, поступающего на его вход, строчные синхроимпульсы путем сравнени  напр жений на обоих входах При поступлении синхроимпульса на управл ющий вход фиксатора 4 уровн  с выхода селектора 5 синхроимпульсов в фиксаторе 4 происходит запоминание уровн  гашени  дл  каждой строки и его вычитание из полного видеосигнала В результате на информационном выходе фиксатора 4 уровн  начальный уровень видеосигнала соответствует нулевому уровню (поз-38, фиг„2)

10

15

0 независимо от наличи  низкочастотных

5

0

5

0

5

0

5

помех видеосигнала На вход формировател  6 уровн  срабатывани  селектора с управл ющего выхода фиксатора 4 подаетс  запомненный в начале каждой строки уровень гашени  с наложенной низкочастотной помехой„ На выходе формировател  6 по вл етс  напр жение, пропорциональное суммарной амплитуде помехи и уровню гашени  (поз.37,фиг.2).Таким образом, уровень срабатывани  селектора 5 автоматически отслеживает изменение уровн  гашени  видеосигнала в зависимости от амплитуды низкочастотной помехи с В результате обеспечиваетс  выделение синхроимпульсов и фиксаци  начального уровн  сигнала  ркости при амплитудах наводок, превышающих амплитуду синхроимпульсов, что повышает точность считывани  в услови х низкочастотных помех.

Во врем  пр мого хода строки фиксированный относительно нулевого уровн  сигнал  ркости поступает через коммутатор 18 на информационный вход первого АПП 19. На тактовый вход А1Щ 19 через элемент ИЛИ 20 с выхода коммутатора 13 только во врем  пр мого хода ТВ-строки (поэ0 39, фиг. 2) поступают импульсы, по которым преобразователь 19 преобразует аналоговый сигнал в цифровой кодс Одновременно сигнал  ркости поступает через фильтр 15 низкой частоты на информационный вход пикового детектора 16.Фильтр 15 устран ет вли ние дефектных элементов ( рких точек) светочувствительной мишени датчика 1 и шумов видео- тракта на анализ максимального значени  пиковым детектором 16 сигнала  ркости текущей строки„ К концу ТН- , строки на выходе пикового детектора 16 по вл етс  максимальное значегке амплитуды сигнала  ркости (по , чО, Лиг 2). Регул тор 17 уровн  слежени  путем делени  (с заранее заданным ко- эффициентом делени ) максимального значени  сигнала  ркости текущей строки формирует регулируемый уровень спеже- ни  дл  следующей строки.

Во врем  обратного хода строки по синхроимпульсу, поступающему во врем 

Ц с первого выхода блока 0 на ynpa-j ьесовыми коэффициентами) кода с вы вл ющий вход коммутатора 18 (поз„ 39, фиг„ 2), последний переключаетс , и на информационный вход первого А1Щ 19 через коммутатор 18 поступает с регул тора 17 напр жение, соответствующее установившемус  уровню слежени . На тактовый вход АЦП 19 во врем  обратного хода ТВ-строки постукает через элемент ИЛИ 20 инвертированный задерда AL ii L- с кедом ypi-гн  слежени  Это обеспечивает более высокое аггп- лнтудное разрешение мелкой структуры однокгатного светового импульсэ,   20 заранее заданной с ммутатором 18 его части, т.е. бопеа высокую точность измерени .

Поп кодировании импульсного изображени  одновременно осуществл етс 

жанный элементом 21 задержки строчный 25 его пространственна  дискретизаци ,

ет лре -Огачотепние vci . о р зност-- сигнала лгкост в ш фрогюй код. Релнчина гасительного rvrtr,: jL:m i:r-- чального уровн  АЦП 26 г снгпла  р-кости включаетс  р массив регистрируемой информации,, По и,,. мл межстрочного интервала кед уровн  с, жеки  с выхода регистра 3 через 1. гмт ут-1тор 27 и Слск 28 записи пп:туп. ет в блок 31 пам ти, При обработке зарегистрированной информации точное .значе- ние кода  ркости может быть почученп путем сложени  (с соответствующими

да AL ii L- с кедом ypi-гн  слежени  Это обеспечивает более высокое аггп- лнтудное разрешение мелкой структуры однокгатного светового импульсэ,   заранее заданной с ммутатором 18 его части, т.е. бопеа высокую точность измерени .

Поп кодировании импульсного изображени  одновременно осуществл етс 

синхроимпульс, по отрицательному фронту которого АЦП 19 преобразует сигнал с выхода регул тора 17 в цифровой код Далее этот цифровой код злш оываетп т в регистр 23 по задержанному на врем  преобразовани  АЦП 19 элементом 22 задержки строчному синхроимпульсу. Формирователь 29 импульсов пс положительному фронту синхроимпучьса формирует короткий импульс (поз о 41, фиг„ 2) вначале каждой ТВ-строки, который сбрасывает сигнал пиковоги детектора 16 (поз0 40, фнг„ 2)„

Регистр 23 предназначен дл  хранени  в течение последующей строки кеда уровн  слежени , соответствующего смещрчию сигнала  ркости относительно начального уровн  АЦП 26„ ЦАП 24 преобразует этот код в аналоговый уровень слежени , который по- ступает на первый вход дифференциального усилител  25„ На второй вход дифференциального усилител  25 поступает сигнал сигнал  ркости с уровнем черного, фиксированным на нулевом уровне. В результате на выходе усилител  25 формируетс  разностный усиленный сигнал Сигнал с выхода дифференцнстльного усилител  25 поступает на информационный вход АЦП 26„ На тактовый вход АЦП 26 только во врем  пр мого хода ТВ-строки с выхода второго коммутатора 14 поступают км- пупьсы, по которым АПП 26 осуществл 

30

35

4С

.с

С

5

котора  реализуетс  в предлагаемом устройстве следующим обр.ччгм,

По импульсу со счетчика Ь, посгу- ПЙ;С.-,СМУ на установочнкй п.:ог, т л-тге- ра 11 последний устанавливаетс  в исходное состо ние, соответствующее уровню Г на пр мом выходе и О на инверсном. В результате устанзь- ливаетс  начальна  фаза структуры дискретизации в начале инггрва. Л кодировани  tj дл  каждого АЦП. На тактовый вход триггера 12 с iенера- топа 9 пост пают тактовые импульсы. Во врем  интервала кодировани  на управл ющий вход триггера 12 поступают с первого выхода блока 10 управлени  строчные синхроимпульсы (поз. 35, фгг. 2). При /ровне 1 на управл ющем входе триггера 12 разрешаетс  его работа в счетном режиме Частота импульсов генератора 9 выбираетс  во столько рлз большей частоты дискретизации, во сколько раз допустима  нестаб льность временной прив зки импульсов стробпровлни  А1Щ к ьачалу ТЬ-строки мечхтс периода дискретизации. Триггер 12, работа в счетном режиме, осуществл ет жесткую временную прив з у начала дискре тизации к началу ТВ-строки. На лр - мом и инверсионном выходах триггера 12 формируютс  во врем  пр мого хода ТВ-строки последовательности импульсов с относительным tti ,.:-«

1

сдвигом 180°. На первые входы коммутаторов 13 и 14 поступают импульсы с нулевой фазой, а на вторые входы - с фазовым сдвигом 180°. В течение первой ТВ-строки на управл ющем входе коммутатора 13 присутствует уровень О, а на управл ющем входе коммутатора 14 уровень 1. Коммутатор 13 в этом случае обеспечивает поступление импульсов на выход с первого входа, а второй коммутатор 14 - с второго входа. При поступлении следующего синхроимпульса на тактовый вход триггера 11 уровни сигналов на его выходах измен ютс  на противоположные (позс 43, фиг 2) и переключают коммутаторы 13 и 14. Теперь коммутатор 13 обеспечивает поступление импульсов на выход с второго входа, а коммутатор 14 - с первого „ С приходом следующего синхроимпульса под управлением триггера 11 коммутаторы 13 и 14 вновь измен ют на своих выходах Лазу импульсов на 180°, и т.д. в каждой ТВ-строке. Таким образом, дл  каждого АЦП реализуютс  шахматные пространственные струтуры дискретизации изображени . Причем структура дискретизации первым

АЦП 19 сдвинута по фазе на 180 относительно структуры дискретизации вторым А1Ш 26.

Цифровые коды с выходов обоих АЦП поступают на первую группу информационных входов коммутатора 27, на вторую группу информационных входов которого поступает код уровн  слежени  с выхода регистра 23с Коммутатор 27 представл ет собой мультиплексор , который во врем  пр мого хода ТВ-строки пропускает на выход сигналы с первой группы входов а во врем  обратного хода ТВ-строки с второй. Переключение направлени  пропускани  информации происходит строчным синхроимпульсом, поступающим на управл ющий вход коммутатора 27 с второго выхода блока 10 управлени .

Количество шин первой группы информационных входов коммутатора 27 равно суммарному количеству разр дов обоих АЦП дл  обеспечени  записи каждого разр да каждого АЦП..Количество шин второй группы входов коммутатора 27 равно числу разр дов первого АЦП 19. Число ппш в магистрали, св зывающей коммутатор 27 и блок 28

8

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

записи, также равно суммарному числу разр дов АЦП 19 и АЦП 26« Коммутатор 27 записи предназначен дл  обеспе- , чени  записи в блок 31 пам ти текущих значений кодов  ркости обоих АЦП, служебных слов, именуемых кодами разделителей, раздел ющих весь цифровой информационный массив на блоки, соответствующие ТВ-строкам, и кодов уровн  слежени  о На информационные входы блока 28 записи во врем  пр мого хода ТВ-строки коммутатор 27 выставл ет текущие значени  кодов  ркости обоих А1Щ, которые через блок 28 записи поступают на информационные входы блока 31 пам ти Импульсы с выхода коммутатора 13 через элемент 30 задержки во врем  пр мого хода ТВ-строки поступают на тактовый вход блока 28 записи и далее с его управл ющего выхода на вход записи блока 31 пам ти

Во врем  обратного хода строки на входе блока 28 записи коммутатор

27выставл ет код уровн  слежени , записанный в регистре 23. На информационных входах блока 31 пам ти блок

28записи Лормирует коды разделителей в виде последовательности двух кодовых слов,, структура которых представлена на Фиг о Зо Одновременно с формированием кодов разделителей блок 28 записи Формирует два (поз. 42, фиг,, 2) импульса записи, поступающих на вход записи блока 29 пам ти, по которым друг за другом записываютс  два слова кодов разделителей. После чего блок 28 записи выставл ет на выходной магистрали код уровн  слежени , поступающий с коммутатора 27, и

Claims (1)

1. в одном из свободных разр дов информационного слова - код состо ни  выхода распределител  11 импульсов. Код состо ни  содержит информацию о фазе импульсов дискретизации в текущей ТВ-строке. Блок 28 записи далее Формирует третий импульс (поз. 42, фиг.2), по которому информационное слово, содержащее код уровн  слежени  и код состо ни  блока 11, записываетс  в блок 31 пам ти0 Формирование служебных слов и импульсов записи на выходе блока 28 происходит во врем  обратных ходов ТВ строк под управлением строчных синхроимпульсов, поступающих на управл ющий вход блока 28 записи„ Структура кодов разделителей (фиг. 3) выбрана как невозможна  последовательна  комбинаци  кодов  ркости обоих А1Що При регистрировании ТВ-кадров приходитс  иметь дело с большим объемом цифровой инфорырпьи (пор дка 104-10б слов). При регистрации уникальных однократных световых процессов нельз  полностью исключить возможность сбоев при кодировании , которые могут повлечь разру-j шение строчно-кадровой структуры всего информационного массива и, как следствие, потерю информации и снижение точности0 Поэтому запись кодов разделителей, значений кодов уровн  слежени , относительно которых происходит фиксаци  шкалы второго АЦП 26 и информации о фазе импульсов дискретизации в данной ТВ-строке дополнительно повышает точность и достоверность считывани  импульсных изображений о Формула изобретен

   2

   и  

   4

   Устройство дл  считывани  изображений , содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик, видеоусилитель и фиксатор уровн , пе вый выход которого соединен с входом формировател  уровн  выход которого соединен с первым входом селектора синхроимпульсов, второй пход которог соединен с выходом видеоусилител , а выход соединен с управл ющим входом Фиксатора уровн , управл ющий вход телевизионного датчика  вл етс  входом Пуск устройства, первый управл ющий вход блока запуска соединен с входом Пуск устройства, второй управл ющий вход соединен с первым выходом блока управлени , а выход соединен с входом Сброс счетчика, тактовые входы счетчика и блока управлени  соединены с выходом генератора импульсов, выход счетчика соединен с входом Сброс блока управлени , выход селектора синхроимпульсов соединен с входом стробировани  блока управлени , первый и второй ан лого-циФровые преобразователи, выход которых соединены с первым ин ормаци онным входом первого коммутатора, певый вход дифференциального усилител  соединен с выходом Ликсатора уровн , выход - с информационным входом второго аналого-цифрового преобразовател  , и блок пам ти, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности устройства, оно содер

   в ии -jQ 20

   25

   30

   35

   - . жит Фильтр низкой члгтоггы, пнксъин детектор, пюрмиросатель нмггул ьсор, регул тор уровн , второй комм тьтор, регистр, ци роаналоговый прео раэсва- тель, элемент ИЛИ, три элемента  а- держки, блок записи, два триггера, третий и четвертый коммутаторы, информационный и уттпзыпющнй входы блока пам ти соединены с первым н вторым выходами блока записи, информационный вход которого соединен с выходом первого коммутатора, второй выход блока управлени  соединен с инверсными входами первого и второго триггеров, входом формировател  импу.пьсов, управ- ллкглим входом второго коммутатора, входом первого элемента задержки, первым управл ющим входом блока записи и управл ющим входом первого коммутатора, пр мой и инверсный выхо- Ј.v второго триггера соединены с первым и вторым информационным входами третьего и четвертого коммутаторов, управл ющие входы которых соединены с инверсным и пр мым выходами первого триггера, пр мой вход которг го соединен с выходом счетчика, пр моГ: вход второго триггера соединен с выходом генератора импульсов, выход четвертого коммутатора соединен с управл ющим входом второго аналого-икАрового преобразовател , выход третьего коммутатора соединен входом тоетьего -че-- мента задержки и первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с управл ющим входом первого аналого- цифрового преобразовател , информационный вхсд которого соединен с выхо- 40 Дом второго коммутатора, первый информационный вход которого соединен с выходом регул тора уровн , вход которого соединен с выходом пикового детектора , управл ющий вход которого соединен с выходом Лормировател  импульсов .информационный вход - с выхо- дом гЬильтра низкой частоты, второй выход Фиксатора уровн  соединен с входом фильтра низкой частоты и вторым информационным входом второго коммутатора , выход первого элемента задержки соединен вторьм входом элемента ИЛИ и входом второго элемента задержки , -выход которого соединен с управл ющим входом регистра, выход которого соединен с вторым информационным входом первого коммутатора и входом цифроаналогового преобразовател , выход которого соединен с вторым входом

   45

   И16А5979l2 ,

   дифференциального усилител , выход записи, третий управл ющий вход которого соединен с пр мым выходом первого триггера.

   третьего элемента задержки соединен с вторым управл ющим входом блока

   w

   41

   «

   записи, третий управл ющий вход которого соединен с пр мым выходом первого триггера.

   Шины}соответст- Шинь соответст- вующие АЦП 19 дующие АЦП26

   000000001111111 1-Первоеслово кода разделител 

   111111110000000 0 - Второе слово кода разделител  tx х у уу х хх х

   Код уровн Код состо ни  - Третье слтед ное слово

   слежени  блока 11 -

   Kodjji последующей, ТВ Строки

   о -Отсчеты АЦП 19 х - Отсчеты АЦП26

   Редактор Л. Пчолинска 

   Составитель А. Глотов Техред Л.Олийнык

   Чаказ 1351

   Тираж 391

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Коды предыдущей ТВ строки

   Фиг.З

   Фиг А

   Корректор Н.Ревска 

   Подписное