Корреляционный измеритель скорости движения изображения

 

КОРР-ЕЛЯЦИОННЬЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащий объектив, в фокальной плоскости которого вдоль направления движения изображения установлен светочувствительный прибор с зарядовой связью, основной и промежуточный выходы которого через усилители подключены к входам блока вычитания, а его управляемый вход соединен с выходом перестраиваемого генератора сдвиговых импульсов, вгьпсод которого подключен к регистратору, а управляемый вход к выходу экстремального регулятора. отличающийся тем,-что, с целью повьшения точности и быстродействия , в него введены второй светочувствительный прибор с зарядо ,вой связью, совпадающий по длине с первым, но с другим количеством номинальных.элементов, расположенный в фокальной плоскости объектива вдоль направления движения, два дополнительных усилителя, блок вьиитания, интегрирующий усилитель, инвертирующий интегрирующий усилитель и сумматор , при этом основной и промежуточHbtii выходы второго светочувствительного прибора с зарядовой связью через дополнительные усилители подключены к выходам второго .блока вычи (Л тания, выходы обоих блоков вычитания через интегрирующий усилитель и инвертирующий интегрирующий усилитель соединены с входами суммирующего устройства, выход которого подключен к входу экстремального регулятора. о 00 со | а

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

„Я0„„1093977

Р(51) G 01 Р 3/54 (21) 3602876/18-10 (22) 07.06.83 (46) 23.05.84. Бюл. У 19 (72) В.В.Минеев и С.В.Стоналов (53) 531.767(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

К 917625, кл. G 01 Р 3/54, 1980 (прототип). (54)(57) КОРРЕЛЯЦИОННЫИ ИЗМЕРИТЕЛЬ

СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ИЗОБРАЗКЕНИЯ, содержащий объектив, в фокальной плоскости которого вдоль направления движения изображения установлен светочувствительный прибор с зарядовой связью, основной и промежуточный выходы которого через усилители подключены к входам блока вычитания, а его управляемый вход соединен с выходом перестраиваемого генератора сдвиговых импульсов, выход которого подключен к регистратору, а управляемый вход— к выходу экстремального .регулятора, о т л и ч а ю щ н и с я тем,:что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены второй светочувствительный прибор с зарядо,вой связью, совпадающий по длине с первым, но с другим количеством номинальных элементов, расположенный в фокальной плоскости объектива вдоль направления движения, два дополнительных усилителя, блок вычитания, интегрирующий усилитель, инвертирующий интегрируюций усилитель и сумматор, при этом основной и промежуточный выходы второго светочувствительного прибора с зарядовой связью через дополнительные усилители поде ключены к выходам второго, блока вычитания, выходы обоих блоков вычитания через интегрирующий усилитель и инвертирующий интегрирующий усили- Се тель соединены с входами суммирующе" го устройства, выход которого подключен к входу экстремального регулятора.

1093977

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости движения изображения подстилающей поверхности или среды в,.различных устройствах автоматики, например для измерения скорости изображения в устройствах компенсации скоростного смаза при аэрофотосъемке.

Наиболее близким к предлагаемому является корреляционный измеритель скорости движения изображения, содержащий объектив, в фокальной плоскости которого вдоль направления движения изображения установлен светочувствительный прибор с зарядовой связью, основной и промежуточный выхо- о-„ ды которого через усилители подключены к входам блока вычитания, а его управляемый вход соединен с выходом перестраиваемого генератора сдвиговых импульсов, выход которого подключен к регистратору, а управляемьпЪ вход — к выходу экстремального регулятора 1 3.

Недостатками известного устройства являются сравнительно низкие быстродействие и точность измерения скорости, обусловленные поиском экстремального значения корреляционной функции.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия измерения скорости движущейся поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что в корреляционный измеритель скорости движения изображения, содержащцй объектив, в фокальной плоскости которого вдоль направления движения изображения установлен светочувствительный прибор с зарядовой связью, основной и промежуточный выходы которого через усилители подключены к входам блока вычитания, а его управляемый вход соединен с выходом перестраиваемого генератора сдвиговых импульсов, выход которого подключен к регистратору, а управляемый вход— к выходу экстремального регулятора, введены второй светочувствительный прибор с зарядовой связью, совпадающий по длине с первым, но с другим количеством номинальных элементов, расположенный в фокальной плоскости объектива вдоль направления движения, два дополнительных усилителя, блок вычитания, интегрирующий усилитель, инвертирующий интегрирующий усилитель и сумматор, при этом основной

1О

15 и промежуточный выходы второго светочувствительного прибора с зарядовой связью через дополнительные усилители подключены к входам второго блока вычитания, выходы обоих блоков вычитания через интегрирующий усилитель и инвертирующий интегрирующий усилитель соединены с входами суммирующего устройства, выход которого подключен к входу экстремального регулятора.

Выход и отвод от одного из элементов светочувствительного линейного прибора с зарядовой связью через соответствующие усилители воспроизведения подключены к выходам блока вычитания, а управляющий вход соединен с выходом того же перестраиваемого генератора сдвиговых импульсов.

Выходы блоков вычитания подключены к идентичным интегрирующим усилителям, причем один из них выполнен по инвертирующей схеме, выходы кото25 рых соединены с соответствующими входами блока суммирования, который подключен к последовательной цепи, в которую входят экстремальный регулятор, генератор сдвиговых импульсов

ЗО и регистратор скорости.

На чертеже показана структурная схема предлагаемого измерителя.

Устройство содержит объектив 1, через который оптическое изображение

35 подстилающей поверхности 2 проецируется на светочувствительные поверхности линейных приборов 3 и 4 с зарядовой связью (ПЗС) и расположенных вдоль линии движения изображения. Лийейный ПЗС 3 состоит из

И„ номинальных элементов. Он предназначен для преобразования светового потока в электрический сигнал. Номинальный элемент ПЗС с номером (1(i (N ) имеет отвод. Номер этого элемента определяет световую чувствительность предлагаемого измерителя. Отвод не нарушает целостности зарядового пакета. Через усилитель 5 воспроизведения он соединен с соответствующим входом блока 6 вычитания. Выход линейного ПЗС 3 также подключен через усилитель 7 к раздельному входу блока вычитания.

Выход блока вычитания соединен с входом интегрирующего усилителя 8.

Схема, содержащая линейный ПЗС Й, усилители 9 и 10 воспроизведения, блок 11 вычитания и инвертирующий

1093977

3 интегрирующий усилитель 12, подобна пеовой. Отличие лишь в том, что линейный ПЗС 4 при равной общей длине с линейным ПЗС 3 содержит N номинальных элементов (N > ) N ) и отвод сделан от номинального элемента с номером i (1 (i < И ). Выход интегрирующего усилйтеля 8 и выход инвертирующего интегрирующего усили,теля 12 соединены с соответствующими 10 входами блока 13 суммирования, выход которого подключен к входу экстремального регулятора 14, выход которого подключен к управляющему входу генератора 13 сдвиговых импульсов, 15 предназначенного для продвижения зарядовых пакетов вдоль линейного

ПЗС. Один из выходов генератора 15 сдвиговых импульсов подключен к входам линейных ПЗС, а второй — к входу регистратора 16 скорости. Регистратор скорости предназначен для определения по частоте следования зарядовых пакетов величины скорости оптического изображения. 25

Устройство работает следующим обр зом.

Изображение подстилающей поверхности 2 объективом 1 проецируется на светочувствительные поверхности . линейных ПЗС 3 и 4. Направление движения изображения в фокальнай плоскости объектива совпадает с направлением движения. зарядовых пакетов в линейных ПЗС. Очевидно, что на выходах линейных приборов с зарядовой связью сигнал будет максимальным в том случае, если скорость продвижения зарядовых пакетов равна скорости движения изображения по светочувствительной поверхности линейного ПЗС.

Так как размеры ячеек вдоль направления движения у линейных приборов с зарядовой связью различны, следовательно скорости движения изображения, соответствующие максимальному, сигналу на выходе прибора с зарядовой связью, при равенстве частот следования сдвиговых импульсов также будут различными. Частоту следования 5О сдвиговых импульсов определяет генератор 15 сдвиговых импульсов, выход которого подключен к входам обоих линейных ПЗС. Эта частота задается такой, чтобы рассогласование между скоростью движения изображения и скоростями продвижения зарядовых пакетов было равным.

При увеличении скорости движения изображения из-за увеличения "скоростного" смаза напряжения на выходе и отводе линейного ПЗС 4 будут меньше отличаться один от другого и амплитуда шумоподобного сигнала на выходе блока 11 вычитания уменьшится. Одновременно "скоростной" смаэ у линейного ПЗС 3 уменьшится, напряжение на выходе увеличится и будет больше отличаться от напряжения на отводе, при этом амплитуда сигнала на выходе блока 6 вычитания увеличится. При уменьшении скорости движения изображения соответственно амплитуда сигнала на выходе блока 11 вычитания увеличится, а на выходе блока 6 вычитания — уменьшится.

Интегрирующие усилители 8 и 12 усредняют и усиливают до определенной величины шумоподобные дискретные сигналы, поступающие на их входы.

При равенстве рассогласования в скорости движения оптического изображения вдоль светочувствительных слоев приборов с зарядовой связью и скоростями продвижения зарядовых пакетов, подобрав соответствующие коэффициенты .усиления, можно добиться того, что на выходах интегрирующих усилителей будут равные по величине сигналы.

После сложения этих сигналов в блоке 13 суммирования на его выходе сигнал отсутствует. При увеличении или уменьшении скорости движения изобращения на выходе одного из интегрирующих усилителей сигнал увеличится, на выходе другого — уменьшится. Следовательно, напряжение на входе блока суммирования отлична от нуля.

Экстремальный регулятор 14 так управляет частотой следования сдви-. говых импульсов генератора, что сигнал на выходе блока суммирования рав няется нулю.

Введение в конструкцию дополнитель ных блоков и устранение счетчиков и логических схем позволяет получить дифференциальный корреляционный измеритель скорости изображения, обеспечивающий выход системы в область экстремума без поисковых. колебаний.

Кроме того, разностная характеристи-. ка в области равновесия системы имеет

1093977

ВИИИПИ Заказ 3416/36 Тираж 823, Подписное

Филиал ППП "Патеят", г.Уагород, ул.Проектная, 4 значительно большую крутизну, чем характеристика на входе регистратора в предыдущей схеме в области экстремума, что определнет точность и повышенную чувствительность системы к входным сигналам.