Claims (2)
(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ ЭКСПОЗИЦИИ сравнени и первому входу иторой схе мы совпалени , первый выход схемы сравнени соединен со вторым входом BTopot схемы совпадени , выход которой подсоединен к первому входу блока формировани управл ющих сигналов , второй выход схемы сравнени через пороговое устройство подключен ко второму входу этого же блока, а третий выход схемы сравнени соединен одновременно с третьим входом блока формировани управл ющих сигна лов и со вторым входом второго блока вычислений, выход которого подключен к четвертому входу блока формировани управл кидих сигналов, а в качест ве фотоприемника с блоком развертки применен линейный прибор с зар довой св зью и с генератором тактовых импульсов . 5а чертеже приведена структурна схема устройства. Устройство содержит объектив 1, линейный прибор 2 с зар довой св зью генератор 3 тактовых импульсов, усилитель 4, первую схему 5 совпадени первый блок б делени , фотоприемник 7, усилитель 8, бдок 9 селекции; пе вый интегратор 10, второй интеграто 11, второй блок 12 делени ,.первый блок 13 вычислений, вторую схему 14 сравнени , вторую схему 15 совпадени , блок 16 формировани управл ющих сигналов, пороговое устройство 17, второй блок 18 вычислений, В фокальной плоскости объектива перпендикул рно направлению движени носител расположен линейный прибор 2с зар довой св зью, который преоб разует ркость элементарных участко в строках изображени в последовате ность зар довых пакетов. Развертка по кадру осуществл етс за счет дви жени носител аппаратуры. Генерато 3тактовых импульсов, соединенный своим первым выходом со входом прибора 2 q зар довой св зью, предназн чен дл управлени работой последне го. Выход линейного прибора 2 с зар довой св зью через усилитель 4 подключен к первому входу первой схемы 5 совпадени и первому входу первого блока б делени . Фотоприемник 7 служит дл измере ни освещенности плоскости полета. Выход фотоприемника 7 через усилитель 8 подключен ко второму входу первого блока б делени , выход первого блока б делени подключен ко входу блока 9 селекции, который пре назначен дл выделени сюжетно важной части изображени в соответстви с заданными заранее опорными напр жени ми , и Lp,v.oi. Выход блока селекции подключен ко второму входу первой схемы 5 спшаленп и первому входу первого иш IfiaTopa 10. Перва с.хрмгт 5 1:.1впалг;: 1ч (грт- Т роль клюевого каскада, веаход ее соединен с ервым входом второго интегратора 11, ыходы первого и второго интегратоов 10 и И соединены соответственно первым и вторым входом второго блока 12 делени . Вторые входы первого второго интеграторов 10 и 11 содинены со вторым выходом генератора 3 тактовых импульсов, который управ ет работой этих интеграторов. Выход второго блока 12 делени подключен ко входу первого блока 13 вычислений . Первый блок 13, вычислений предназначен дл .определени времени эффективной выдержки tэф по формуле 10 Z п,1п К 1Ц i. n,.,n о, минимальное относительное фокусное рассто ние; -светочувствительность фотоматериала; -коэффициент кратности светофильтра; -средн ркость сюжетно важной части изображени и воздушной дымки; коэффициент пропускани аппаратуры. Выход первого блока 13 вычислений подсоединен ко входу второй схемы 14 сравнени и первому входу второй схемы 15 совпадени . Втора схема 14 сравнени предназначена дл сравнени вычисленного значени tg с заданными априорно минимальным t и максимальным временем срабатывани фотозатвора. Втора схема 15 совпадени играет роль ключевого каскада. Первый выход второй схемы 14 сравнени соединен со вторым входом второй схемы 15 совпадени , выход которой подсоединен к первом входу блока 16 формировани управл ющих сигналов. Блок 16 предназначен дл формировани управл ющих напр жений на установку времени срабатывани фотозатвора Ui и диафрагмы U,. Второй выход второй схемы 14 сравнени подключен через пороговое устройство 17 ковторому входу блока 16 формировани управл ющих сигналов. Пороговое устройство 17 служит дл сравнени величины сигнала со второго выхода второй схемы 14 сравнени с некоторым пороговым напр жением Третий .выход второй схемы 14 сравнени подключен через второй блок 18 вычислений к четвертому и непосредственно к третьему входам блока 16 формировани .управл ющих сигналов. Ко второму входу второго блока 18 вычислений подключен выход второго блока 12 делени . Второй блок 18 вычис .лений предназначен дл вычислени относительного фокусного рассто ни по формуле n.. Устройство работает следующим об разом. В фокальной плоскости объектива перпендикул рно направлению движени носител расположен линейный прибор 2 с зар довой св зью, работой которого управл ет генератор 3 тактовых импульсов. Линейный прибор 2 с зар довой св зьюпреобразует освещеннос элементарных.участков стррки изобра жени в последовательность зар довы пакетов. С помощью генератора 3 так товых импульсов происходит считывание зар довых пакетов, в результате чего на выходе линейного прибора 2 формируетс последовательность имЛульсов , амплитуда которых пропорциональна ркости элементарных учас ков изображени . С помощью генерато ра 3 тактовых импульсов осуществл етс развертка по строкам. Частота импульсов считывани по строкам пр мо пропорциональна скорости движени носител и фокусному рассто нию объ тива 1 и обратно пропорциональна вы соте полета и размерам номинального светочувствительного элемента прибор 2 с зар довой св зью. Развертка по кадру получаетс за счет сдвига изображени , обусловленного движени ем носител аппаратуры. Фотоприемник 7 измер ет освещенность в плоскости полета. Выходные сигналы с прибора 2 с зар довой св зью и фотоприемника 7 после усилен .- поступают на первый блок б делени . Выходной сигнал первого блока 6 делени представл ет собой последо вательность импульсов, амплитуда которых пропорциональна суммарному коэффициенту ркости элементарных участков изображени и воздушной дым ки. Блок 9 селекции вьщел ет сюжетно важную часть изображени путем сравнени амплитуды выходных импульсов с первого блока 6 делени с априорно заданными минимальным U irnin и максимальным UpffiQy уровн ми сигнала. Выходной сигнал блока 9 селекции описываетс формулой iUo, если ирт1мби5д:5иь с1 ; БС 1о в противном случае. где и., - выходной сигнал блока 9 ьс селекции; и, - выходной сигнал блока 6 делени . Перва схема 5 совпадени играет роль ключевого каскада, выходной сигнал которого представл ет собой последовательность импульс-в с ампли тудой, пропорциональной ркости сюжетно важных элементарных участков изображени . Выходные сигналы первой схемы 5 совпадени и блока 9 селекции подаютс на входы второго и первого интеграторов 11 и.10 соответственно . Работой первого и второго интеграторов 10 и 11 управл ет генератор 3 тактовых импульсов. Считывание накопленного напр жени производитс с частотой кадров„ Кроме того, кадровые импульсы обнул ют первый и второй интеграторы 10 и 11. Выходное напр жение второго интегратора 11 пропорционально суммарной ркости сюжетно важной части изображени в кадре. Выходное напр жение первого интегратора 10 пропорционально площади сюжетно важной части изображени в кадре. Оба эти сигнала подаютс на второй блок 12 делени , выходное напр жение которого пропорционально средней ркости сюжетно важной части изображени в кадре. По средней ркости сюжетно важной части изображени с помощью первого блока 13 вычислени по (1) осуществл етс расчет необходимой эффективной выдержки. Сигнал, пропорциональный tэф поступает на вход второй схемы 14 сравнени . Втора схема 14 сравнивает выходной сигнал с первого блока 13 вычислени с заданными априорно опорными напр жени ми и и U-t-j Q следующим образом: 1)проверка наравенства t hii и БВ Ч та .; 2)проверка неравенства 5Е twax 3)проверка неравенства ,,,, еличина U.- определ етс конструкивными возможност ми фотозатвора, также, например, ухудш-внием оптиеского КПД фотозатвора с уменычеием времени выдержки. Величина также определ етс онструктив ыми особенност ми фотоатвора , допустиг.мм сдвигом изобраени , допустимыми геометрическими скажени ми изображени (при испольовании шторно-щелевого фотозатнора) другими причинами, В исходном состо нии диафрагма бъектива аэрофотоаппарата полностыл ткрыта. Если выполн етс первое неравентво , то втора схема 14 сравнени ормирует посто нное напр жение, оступающее на вторую схему 15 сов-адени , котора играет роль ключеого каскада, и открывающее ее, Bi,t-одное напр жение второй cxeNw 15 овпадени , пропорциональное .и эффективной.выдержки t, погг-ает в блок 16 формировани сигналов. Блок 1G формирует управл ющие напр жени на установку следующих величин времени выдержки tg и относительного фокусного рассто ни Z Б эф, 2 minЕсли выполн етс второе неравенст во, то втора схема 14 формирует сиг нал, пропорциональный разности который подаетс на вход порогового устройства 17. Это встречаетс в случае слабо освещенных ;объектов. Пороговое устройство 17 сравнивает выходной сигнал второй схемы 14 сравнени U с некоторым априорно заданным пороговым напр же .нием Орор Если и,(, i гюр ходной сигнал порогового устройства 17 есть посто нна (например, положи тельное напр жение, которое подаетс в блок 16 формировани управл ющих сигналов). Блок 16 формирует управл щие напр жени на установку величин t-g и Z в -гпах 2 - Z „, Если Ur-,- и , то пол рность выход - пор ного сигнала порогового устройства 17 мен етс на обратную и блок 16 формировани управл ющих сигналов формирует импульс на запрет фотографировани данного кадра. Если выполн етс третье неравенство то втора схема 14 сравнени формирует управл ющий сигнал, который по даетс во второй блок 18 вычислений и блок 16 формировани управл ющих сигналов. Второй блок 18 вычислений обеспечивает расчет необходимого зн чени относительного фокусного рассто ни ZP по формуле (2) дл време ни выдержки . Выходное напр жение второго блока 18 вычислений, пропорциональное Zp, поступает в блок 16 формировани управл ющих сигналов, который формирует управл щие напр жени на установку следующ значений выдержки и относительного фокусного рассто ни В minf 2р ycTpoticTBO автоматической регули ровки экспозиции за счет использова ни в качестве блока развертки прибора с зар довой св зью будет обладать .большейнадежностью и точность поскольку в нем нет движущихс меха нических частей. Кроме того, предло женное устройство допускает интегра ное исполнение, что значительно уме шает габаритно-весовые характеристи ки. Точность работы устройства буде лучше и за счет большей скорости просмотра изображени по строке. Предложенный алгоритм оптимизации соотношени между временем выдержки и относительным фокусным рассто нием обеспеч ит качественные снимки с высоким раэрешением, что особенно важно при решении задач однаружени малоразмерных объектов. Формула изобретени Устройство автоматической регулировки экспозиции, содержащее расположенный в фокальной плоскости объектива фотоприемник с блоком развертки, ВЫХОДОМ подключенный через усилитель к первому входу блока совпадени и первому входу блока делени , выход которого через блок селекции подключен к первому входу первого интегратора и ко второму входу первой схемы совпадени , соединенной через второй интегратор с первым входом блока делени , при этом фотоприемник через усилитель подключен ко второму входу первого блока делени , а выход первого интегратора подключен ко второму входу второго блока делени , отличающее с тем, что, с целью повышени точности работы устройства и улучшени качества получаемых снимков дополнительно введены два блока вычислений, схема сравнени , схема совпадени , пороговое устройство и блок формировани управл ющих сигналов, причем, вых двторого блока делени подключен к первому входу первого блока вычислений, выход которого подключен ко Входу второй схекы сравнени и первому входу второй cxeNBJ совпадени , первый выход cxe№J сравнени соединен со вторым входом второй схемы совпадени , выход которой подсоединен к первому входу блока формировани управл ющих сигналов , второй выход схемы сравнени через пороговое устройство подключен ко второму входу этого же блока, а третий выход схемы сравнени соединен одновременно с третьим входом блока формировани управл ющих сигналов и со вторым входом второго блока вычислений, выход которого подключен к четвертому входу блока формировани управл ющих сигналов, а в качестве фотоприемника с блоком развертки применен линейный прибор с зар довой ..св зью и с генератором тактовых импульсов , Истчоники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США 3947117, кл.355-68, опублик.1976. (54) AUTOMATIC ADJUSTMENT OF EXPOSITION OF COMPARISON AND THE FIRST INPUT OF THE REPRODUCTION OF THE COMPATIENT CIRCUIT; the input of the same block, and the third output of the comparison circuit is connected simultaneously with the third input of the control signal generating unit and the second input of the second computing unit, the output of which is It is connected to the fourth input of the control signal forming unit, and a linear device with charge coupling and a clock generator is used as a photodetector with a scanner. Figure 5a shows a block diagram of the device. The device contains a lens 1, a linear device 2 with a charge connection, a generator of 3 clock pulses, an amplifier 4, a first circuit 5, a coincidence unit, a first division block b, a photodetector 7, an amplifier 8, a selection bdoc 9; the first integrator 10, the second integrato 11, the second dividing unit 12, the first computing unit 13, the second comparison circuit 14, the second matching circuit 15, the control signal generating unit 16, the threshold device 17, the second computing unit 18, in the focal plane of the lens perpendicular to the direction of movement of the carrier, there is a linear device 2 with charge coupling, which converts the brightness of the elementary segments in the image lines into a sequence of charge packets. The frame sweep is performed by moving the equipment carrier. A generator of 3-stroke pulses, connected by its first output to the input of the device 2 q by charge-coupling, is intended to control the operation of the latter. The output of the linear device 2 with charge coupling through the amplifier 4 is connected to the first input of the first coincidence circuit 5 and the first input of the first b dividing unit. The photodetector 7 serves to measure the illumination of the flight plane. The output of the photoreceiver 7 is connected via an amplifier 8 to the second input of the first dividing unit, the output of the first dividing unit is connected to the input of the selection unit 9, which is pre-assigned to extract the important part of the image according to the preset reference voltages, and Lp, v .oi. The output of the selection unit is connected to the second input of the first circuit 5 spspalenp and the first input of the first ish IfiaTopa 10. First Hrgmt 5 1: .1Vpalg ;: 1h (grt-T is the role of the cascade; The first and second integrators 10 and I are connected respectively by the first and second inputs of the second dividing unit 12. The second inputs of the first second integrators 10 and 11 are connected to the second output of the 3 clock generator that controls the operation of these integrators. The output of the second dividing unit 12 is connected to the input first of all The first block of calculations 13. The first block of calculations 13 is designed to determine the effective exposure time teff using the formula 10 Z p, 1k K 1C i. n,., n o, the minimum relative focal length; -the light sensitivity of the photographic material; -fold coefficient of the light filter ; - average brightness of the plot of an important part of the image and air haze; equipment transmittance The output of the first computing unit 13 is connected to the input of the second comparison circuit 14 and the first input of the second matching circuit 15. The second comparison circuit 14 is intended to compare the calculated value of tg with the a priori minimum t and maximum response time of the photo gate. The second coincidence circuit 15 plays the role of a key stage. The first output of the second comparison circuit 14 is connected to the second input of the second coincidence circuit 15, the output of which is connected to the first input of the control signal generation unit 16. Unit 16 is designed to form control voltages for setting the response time of the photo shutter Ui and diaphragm U ,. The second output of the second comparison circuit 14 is connected via the threshold device 17 to the second input of the control signal generating unit 16. The threshold device 17 serves to compare the magnitude of the signal from the second output of the second comparison circuit 14 with some threshold voltage. The third output of the second comparison circuit 14 is connected via the second calculation unit 18 to the fourth and directly to the third inputs of the control signal generation unit 16. To the second input of the second computing unit 18, the output of the second dividing unit 12 is connected. The second computing unit 18 is designed to calculate the relative focal distance using the formula n. The device works as follows. In the focal plane of the lens perpendicular to the direction of movement of the carrier, there is a linear device 2 with charge coupling, which is controlled by a generator of 3 clock pulses. Linear device 2 with charge coupling transforms the illumination of elementary lines of the image into a sequence of charge packets. With the help of a generator of 3 pulses, charge packets are read, as a result of which a sequence of imLuls is formed at the output of the linear device 2, the amplitude of which is proportional to the brightness of the elementary parts of the image. Using a 3-clock pulse generator, a sweep is performed in rows. The frequency of the read pulses in the lines is directly proportional to the speed of movement of the carrier and the focal length of the tube 1 and is inversely proportional to the flight height and the size of the nominal photosensitive element of the charge-coupled device 2. A frame sweep is obtained by shifting the image due to the movement of the equipment carrier. The photodetector 7 measures the illumination in the flight plane. The output signals from the device 2 with charge coupling and the photodetector 7 are then amplified. They are fed to the first block d division. The output of the first dividing unit 6 is a pulse train whose amplitude is proportional to the total luminance factor of the elementary areas of the image and the air smoke. The selection unit 9 makes the plot an important part of the image by comparing the amplitude of the output pulses from the first division unit 6 with the a priori given minimum U irnin and maximum UpffiQy signal levels. The output signal of the selection unit 9 is described by the formula iUo if irt1mbi5d: 5i c1; BS 1o otherwise. where and., is the output signal of the block 9cc selection; and, - output signal of dividing unit 6. The first coincidence circuit 5 plays the role of a key stage, the output of which is a pulse-in sequence with an amplitude proportional to the brightness of the plot of important elementary parts of the image. The output signals of the first matching circuit 5 and the selection unit 9 are fed to the inputs of the second and first integrators 11 and 10, respectively. The operation of the first and second integrators 10 and 11 is controlled by a 3 clock pulse generator. The accumulated voltage is read at a frame rate. In addition, the frame pulses zero the first and second integrators 10 and 11. The output voltage of the second integrator 11 is proportional to the total intensity of the plot-important part of the image in the frame. The output voltage of the first integrator 10 is proportional to the area of the plot of an important part of the image in the frame. Both of these signals are supplied to the second dividing unit 12, the output voltage of which is proportional to the average brightness of the plot of the important part of the image in the frame. According to the average brightness of the plot of the important part of the image using the first block 13 of the calculation of (1), the required effective shutter speed is calculated. A signal proportional to teff is fed to the input of the second comparison circuit 14. The second circuit 14 compares the output signal from the first calculation unit 13 with the a priori reference voltages and and U-t-j Q as follows: 1) checking the equality of t hii and BVH t.; 2) checking the inequality 5Е twax 3) checking the inequality ,,,, the value of U.- is determined by the design capabilities of the photo gate, also, for example, by the deterioration of the optical efficiency of the photo gate with a decrease in the exposure time. The value is also determined by the constructive characteristics of the photo space, permissible pixel displacement of the image, permissible geometric image statements (when using a curtain-slit photo photo sensor) for other reasons. In the initial state, the aperture lens of the aerial photo camera is completely covered. If the first inequality is fulfilled, then the second comparison circuit 14 establishes a constant voltage applied to the second 15 auxiliary circuit, which plays the role of a key stage and opens it, Bi, the t-one voltage of the second cxeNw 15, coinciding. and effective. Exposure t, is stored in the signal generation unit 16. The 1G unit forms control voltages for setting the following values of the exposure time tg and relative focal distance Z B eff, 2 min. If the second inequality is satisfied, the second circuit 14 forms a signal proportional to the difference that is fed to the input of the threshold device 17. occurs in the case of dimly lit objects. The threshold device 17 compares the output signal of the second circuit 14 comparing U with some a priori given threshold voltage. Oror If and, (, i the trigger signal of the threshold device 17 is constant (for example, the positive voltage that is supplied to the generator 16) control signals.) Block 16 forms control voltages for setting the values of tg and Z in -ps 2 - Z ". If Ur -, - and, then the polarity of the output - of the threshold signal of the threshold device 17 is reversed and the unit 16 generation of control signals generates a pulse and the prohibition of photographing this frame. If the third inequality is fulfilled, then the second comparison circuit 14 generates a control signal, which is received in the second calculation block 18 and the control signal generation block 16. The second calculation block 18 provides the calculation of the required relative focal length ZP according to the formula (2) for the duration of exposure. The output voltage of the second computing unit 18, proportional to Zp, is fed to the control signal generating unit 16, which generates the control voltages on the set The following values of shutter speed and relative focal length In minf 2p ycTpoticTBO automatic exposure control due to the use of a charge coupling device as a scanner will have greater reliability and accuracy since it has no moving mechanical parts. In addition, the proposed device allows for an integrated design, which greatly reduces the overall weight characteristics. The accuracy of the device will be better and due to the greater speed of viewing the image on the line. The proposed algorithm for optimizing the ratio between the exposure time and the relative focal distance provides high quality images with high resolution, which is especially important when solving problems of detecting small objects. The invention includes an automatic exposure control device comprising a photodetector with a scanning unit located in the focal plane of the lens, an OUTPUT connected via an amplifier to the first input of the coincidence unit and the first input of the division unit, the output of which is connected to the first input of the first integrator and the second input of the first circuit match, connected through the second integrator with the first input of the dividing unit, while the photodetector through the amplifier is connected to the second input of the first unit d And the output of the first integrator is connected to the second input of the second dividing unit, which differs in that, in order to improve the accuracy of the device and improve the quality of the obtained images, two computation units, a comparison circuit, a matching circuit, a threshold device and signals, moreover, the output of the two dividing unit is connected to the first input of the first computing unit, the output of which is connected to the input of the second comparison circuit and the first input of the second cxeNBJ match, the first output of cxe№J level is connected to the second input of the second coincidence circuit, the output of which is connected to the first input of the control signal generation unit, the second output of the comparison circuit is connected via a threshold device to the second input of the same block, and the third output of the comparison circuit is simultaneously connected to the third input of the control form generator signals and with the second input of the second computing unit, the output of which is connected to the fourth input of the control signal generating unit, and as a photodetector with a scanning unit a linear device with charge .. and a clock pulse generator, Information sources taken into account in the examination 1. US patent 3,947,117, cl. 355-68, published 1976.
2.Патент США 3921183, кЛ.354-23, опублик.1975. -Зо Мельканович А.Ф. Основы аэрофотографии , ч. II, МО СССР, опублик, 1975 (прототип).2. The patent of the USA 3921183, kl.354-23, published 1975. - Zo Melkanovich AF Fundamentals of aerial photography, Part II, USSR Ministry of Defense, published, 1975 (prototype).