Телевизионный координатор

 

(19)SU(11)1238702(13)A1(51)  МПК ⁵    _H04N7/18(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.01.2013 - прекратил действиеПошлина:

(54) ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ КООРДИНАТОР

Предлагаемое изобретение относится к телевизионной технике и может использоваться в автоматических системах для определения координат подвижных объектов. Цель изобретения - повышение точности измерения координат объектов. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема телевизионного координатора; на фиг. 2 представлены эпюры напряжений в различных точках схемы: а - строчный видеосигнал от объекта; б - строчный строб для устройства-прототипа; в - весовая функция дискриминатора в устройстве-прототипе;
г - обработанный строчный видеосигнал с выхода фильтра нижних частот в предлагаемом устройстве;
д - строчный строб в предлагаемом устройстве;
е - весовая функция временного дискриминатора в предлагаемом устройстве; на фиг. 3 - показаны пространственное расположение строба записи Т1, развертки записи Т2, строба считывания Т3, развертки считывания Т4, вектора направления движения объекта - Т5, энергетический центр потенциального рельефа от подвижного объекта - Т6, истинное положение центра подвижного объекта - Т7, модуль вектора скорости объекта - Т8, потенциальный рельеф от подвижного объекта с фотоэлектрического преобразователя - Т9, видеосигнал от подвижного объекта, обработанный управляемым фильтром нижних частот - Т10. Телевизионный координатор содержит последовательно соединенные фотоэлектрический преобразователь (ФЭП) 1 с накоплением энергии (НЭ) 1, видеоусилитель 2, запоминающий блок 3, фильтр 4 нижних частот, временной дискриминатор 5, который первым выходом подключен к информационным входам строчного умножителя 6 и кадрового умножителя 7, выходы которых соединены соответственно с сигнальными входами формирователей координат по строке 8 и кадру 9, которые своими выходами подключены к соответствующим входам формирователя строба записи 10. Кроме того, вход ФЭП 1 с накоплением энергии соединен с выходом формирователя сигнала развертки 11, а первый и второй выходы синхрогенератора 12 связаны соответственно с входом формирователя сигнала развертки и управляющим входом формирователя строба записи 10, который своим первым выходом соединен с первым входом формирователя строба считывания 13, причем первый выход формирователя строба считывания 13, подключен к второму входу временного дискриминатора 5 и второй выход подключен к первому управляющему входу запоминающего блока 3 и второму входу формирователя сигнала развертки считывания 15. Третий и четвертый выходы синхрогенератора 12 подключены соответственно к первым входам формирователей сигнала разверток записи 14 и считывания 15, которые своими выходами подключены через коммутатор 16 к второму управляющему входу запоминающего блока 3. Управляющий вход коммутатора 16 и второй вход формирователя развертки записи 14 подключены к второму выходу формирователя строба записи 10, кроме того, телевизионный координатор содержит измеритель скорости объекта 17 вычислитель модуля скорости объекта (ВМСО) 18, строчный и кадровый делители 19, 20, вычислитель направления движения объекта (ВНДО) 21, своим выходом соединенный с управляющим входом формирователя сигнала развертки считывания 15. Сигнальный вход измерителя скорости объекта 17 соединен с выходом видеоусилителя 2, второй выход формирователя строба записи 10 подключен к управляющему входу измерителя скорости объекта 17, строчный выход которого соединен со строчным входом ВМСО 18, первым входом строчного делителя 19 и вторым входом формирователя координат по строке 8, кадровый выход измерителя скорости объекта 17 соединен с кадровым входом ВМСО 18, первым входом кадрового делителя 20 и вторым входом формирователя координат по кадру 9, выход ВМСО скорости объекта соединен с управляющим входом фильтра 4 и вторыми входами строчного и кадрового делителей 19, 20, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами ВНДО 21 и вторыми входами строчного и кадрового умножителей 6, 7, соответственно причем выходы формирователей координат по строке и кадру 8, 9 являются выходами телевизионного координатора. Телевизионный координатор работает следующим образом. По сигналу обнаружения объекта вырабатывается строб-импульс записи, управляющий формирователем 14 развертки записи, что обеспечивает запись в запоминающий блок 3 видеосигнала, совпадающего по времени по стробам записи, поступающего через видеоусилитель 2 с ФЭП с НЭ 1. По окончании строба записи формирователь 13 строба считывания формирует импульс, управляющий формирователем 15 развертки считывания и режимом работы запоминающего блока 3, что обеспечивает считывание информации, которая через фильтр 4 поступает на временной дискриминатор 5, где на основании сравнения координат центра строба записи и энергетического центра видеоимпульса от объекта вырабатывается сигнал ошибки в виде строчной и кадровой составляющих, поступающих последовательно во времени соответственно через умножители 6 и 7 на формирователь 8 координат по строке и формирователь 9 координат по кадру. Ввиду отсутствия параметров движения объекта состояние на управляющем входе фильтра 4 соответствует состоянию при неподвижном объекте, выходное значение делителей 19 и 20 устанавливается равным единице, а выходное значение ВНДО 21 равным нулю. Направление развертки считывания при этом совпадает с направлением развертки записи и таким образом в первом кадре устройство работает по алгоритму, используемому в известных координаторах. В следующем кадре одновременно с записью видеосигнала в запоминающий блок 3, измеритель скорости объекта 17 по сигналам двух кадров вычисляет кадровую - V_y и строчную V_х составляющие вектора скорости движения объекта, по которым ВМСО 18 вычисляет величину модуля скорости объек- та V_об = V_об= , затем строчный делитель 19 вычисляет величину cos ϕ = V_x/V_об, а кадровый делитель 20 - sinϕ = V_v/V_об, далее вычислитель 21 направления движения объекта вычисляет величину угла ϕ= (arccos ϕ + arcsin )ϕ/2, который определяет направление развертки считывания. Значение угла ϕ является входным сигналом для формирователя 15 развертки считывания и управляет им таким образом, что развертка считывания формируется по направлению движения объекта (фиг. 3, Т4). Ранее вычисленное значение модуля вектора скорости с выхода ВМСО 18 является управляющим сигналом для фильтра 4, что позволяет его перестраивать в соответствии с параметрами движения объекта. По приходу с формирователя 13 строба считывания сигнала "строб считывания" запоминающий блок 3 находится в режиме считывания. К этому времени ВМСО 18 сформировал значение модуля скорости объекта, которое записывается в блок памяти коэффициентов фильтра 4. Причем ВНДО 21 выдает значение угла ϕ по которому формирователь 15 развертки считывания начинает формирование развертки (фиг. 3, Т4) под углом ϕ относительно развертки записи (фиг. 3, Т2). Происходит считывание сигнала из запоминающего блока 3, а также фильтрация информации фильтром 4. Обработанная информация (фиг. 3, Т10) поступает на временной дискриминатор 5. Флуктуационная ошибка измерения координат объекта уменьшается за счет оптимизации характеристики фильтра 4, которая в данном случае зависит как от формы видеосигнала, так и от параметров его движения. Кроме того, исключается систематическая ошибка, обусловленная накоплением энергии в ФЭП с НЭ1 на участке траектории движения объекта, пройденном за время кадра. В предлагаемом устройстве происходит повышение точности измерения координат подвижного объекта за счет оптимизации обработки видеосигнала при учете параметров движения объекта, а также накопительных свойств ФЭП с НЭ1. Следует отметить, что получаемый в дискриминаторе 5 сигнал ошибки является вектором, который преобразуется в сигналы ошибок по строке и по кадру с помощью умножителей по строке 6 и по кадру 7 путем умножения величины этого вектора соответственно на значения синуса и косинуса от угла направления движения объекта. На формирователь 8 координат по строке и формирователь 9 координат по кадру кроме сигналов ошибок по строке и по кадру поступают сигналы, пропорциональные V_x и V_y, с измерителя скорости объекта 17 и выходные коды координат объекта формируются с учетом текущих рассогласований центра обработанного видеосигнала от объекта и центра строба считывания, а также введением дополнительной интерполяцией координат, компенсирующей задержку в устройствах обработки и оценки видеосигнала. Таким образом, происходит отслеживание траектории объекта и выдача его текущих координат. Например, в случае слежения за неподвижным точечным объектом (фиг. 2, а-е t₁) устройство работает по алгоритму, используемому в известных устройствах, определяется сигнал ошибки с помощью функции веса (фиг. 2, в, е). При слежении за точечным объектом, движущимся с постоянной скоростью вдоль строки, сигнал на выходе ФЭП с НЭ1 имеет форму, искаженную движением (фиг. 2, а - t₂). При этом, если определять сигнал ошибки по известному алгоритму, строб будет сдвинут относительно истинного положения объекта на половину сдвига его за кадр - [± Δ t ] (фиг. 2, б). В предлагаемом устройстве производится фильтрация видеосигнала от объекта с учетом параметров его движения. Результат фильтрации показан на фиг. 2, г, из которого видно, что центр тяжести импульса на выходе фильтра 4 совпадает с истинной координатой объекта. Далее определяется рассогласование между центрами строба записи и объекта, на основании которого устанавливается строб записи, определяющий положение функции веса (фиг. 2д, е). На фиг. 3 показано расположение строба записи Т1 и считывания Т3 для одного из возможных случаев. Следует отметить, что развертка записи Т2 совпадает с разверткой считывания с ФЭП с НЭ1, а развертка считывания запоминающего блока 3 - Т4 соответствует направлению движения объекта - Т5, вычисленному на основании данных о динамике объекта, полученных с измерителя скорости объекта 17. Видеосигнал с ФЭП и НЭ1 - Т9, записанный в запоминающее устройство 3, после обработки в фильтре 4 принимает вид Т10. (56) Авторское свидетельство СССР N 576676, кл. H 01 N 7/18, 1976. Патент Франции N 2172026, кл. G 01 S 7/00, 1979.

Формула изобретения

ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ КООРДИНАТОР , содеpжащий последовательно соединенные фотоэлектpический пpеобpазователь с накоплением энеpгии, видеоусилитель, запоминающий блок, фильтp нижних частот вpеменный дискpиминатоp, пеpвый выход котоpого подключен к инфоpмационным входам соответственно стpочного и кадpового умножителей, выходы котоpых сединены соответственно с сигнальными входами фоpмиpователя кооpдинат по стpоке и фоpмиpователя кооpдинат по кадpу, выходы котоpых подключены соответственно к пеpвому и втоpому входам фоpмиpователя стpоба записи, кpоме того, вход фотоэлектpического пpеобpазователя с накоплением энеpгии соединен с выходом фоpмиpователя сигнала pазвеpтки, а пеpвый и втоpой выходы синхpогенеpатоpа соединены соответственно с входом фоpмиpователя сигнала pазвеpтки и упpавляющим входом фоpмиpователя стpоба записи, пеpвый выход котоpого соединен с пеpвым входом фоpмиpователя стpоба считывания, пpичем пеpвый выход фоpмиpователя стpоба считывания подключен к втоpому входу вpеменного дискpиминатоpа, а втоpой выход подключен к пеpвому упpавляющему входу запоминающего блока и втоpому входу фоpмиpователя сигнала pазвеpтки считывания, кpоме того, тpетий и четвеpтый выходы синхpогенеpатоpа подключены соот к пеpвым входам фоpмиpователя сигнала pазвеpтки записи и фоpмиpователя сигнала pазвеpтки считывания, выходы котоpых подключены соответственно к пеpвому и втоpому входам коммутатоpа, выход котоpого подключен к втоpому упpавляющему входу запоминающего блока, упpавляющий вход коммутатоpа и втоpой вход фоpмиpователя сигнала pазвеpтки записи подключены к втоpому выходу фоpмиpователя стpоба записи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измеpения кооpдинат подвижных объектов, в него введены измеpитель скоpости объекта, вычислитель модуля скоpости объекта, стpочный и кадpовый делители, вычислитель напpавления движения объекта, пpичем выход вычислителя напpавления движения объекта соединен с упpавляющим входом фоpмиpователя сигнала pазвеpтки считывания, сигнальный вход измеpителя скоpости объекта соединен с выходом видеоусилителя, втоpой выход фоpмиpователя стpоба записи подключен к упpавляющему входу измеpителя скоpости объекта, стpочный выход котоpого соединен со стpочным входом вычислителя модуля скоpости объекта, пеpвым входом стpочного делителя и втоpым входом фоpмиpователя кооpдинат по стpоке, кадpовый выход измеpителя скоpости объекта соединен с кадpовым входом вычислителя модуля скоpости объекта, пеpвым входом кадpового делителя и втоpым входом фоpмиpователя кооpдинат по кадpу, выход вычислителя модуля скоpости объекта соединен с дополнительным упpавляющим входом фильтpа нижних частот и втоpыми входами стpочного и кадpового делителей, пpичем выход стpочного делителя подключен к пеpвому инфоpмационному входу вычислителя напpавления движения объекта и к втоpому входу стpочного умножителя, а выход кадpового делителя подключен к втоpому инфоpмационному входу вычислителя напpавления движения объекта и к втоpому входу кадpового умножителя, пpичем выходы фоpмиpователей кооpдинат по стpоке и кадpу являются выходами телевизионного кооpдинатоpа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3