Устройство для определения координат точечных световых объектов

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в оптической локации, телевизионных автоматах, системах астронавигации. Цель изобретения - повышение точности устройства за счет обеспечения возможности изменения числа строк и элементов в строке. Это достигается дополнительным введением трех триггеров, трех элементов И, компаратора, двух элементов задержки и элемента И-НЕ. Устройство содержит телевизионный датчик, компаратор, блок памяти, блок индикации, два счетчика формирования сигналов координат, два регистра, четыре триггера, три элемента И, два элемента задержки, элемент И-НЕ и элемент НЕ. 5 ил.

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (Sl)5 С 06 K 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИРОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4384944/24-24 (22) 17.02 ° 88 (46) 30 ° 08.90. Бюл. B 32 (71) Научно-производственное объединение космических исследований (72) К.Х.Исмаилов, М.Д.Керимов, И.И.Шваченко и Л.O.Ашурова (53) 681.327.12 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 344383, кл. G.01 S 9/00, 1971.

Авторское свидетельство СССР

В 550558, кл. G 06 К 11/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 811302э кл. G 06 К 11/00, 1978 ° ., (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООР-.

ДИНАТ ТОЧЕЧНЫХ СВЕТОВЫХ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к автомаИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в оптической локации, тел еви зио нных авт оматах, сис т емах астронавигации.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема . устройства; на фиг. 2 — блок-схема телевизионного датчика, пример исполнения; на фиг. 3 — блок-схема регистра, пример исполнения; на фиг. 4 блок-схема блока памяти, пример исполнения; на фиг. 5 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство для определения координат точечных световых объектов содержит (фиг. 1) первый триггер 1, первый 2 и второй 3 регистры, первый элетйке и вычислительной технике и может быть использовано в оптической локации, телевизионных автоматах, системах астронавигации. Цель изобретения— повышение точности устройства за счет обеспечения возможности изменения числа строк и элементов в строке. Это достигается дополнительным введением трех триггеров, трех элементов И, компаратора, двух элементов задержки и элемента И-HE. Устройство содержит телевизионный датчик, компаратор, блок памяти, блок индикации, два счетчика формирования сигналов координат, два регистра, четыре триггера, три элемента И, два элемента задержки, элемент И-НЕ и элемент НЕ. 5 ил. мент И 4, второй триггер 5, второй элемент If 6, компаратор 7, элемент

И-HE 8, третий 9 и четвертый 10 триггеры, второй элемент 11 задержки, р элемент НЕ 12, телевизионный датчик, р

13, третий элемент И 14, первый элемент 15 задержки, блок 16 индикации, блок 17 памяти, счетчик Х-18 и счетчик У-19. Кроме того, устройство содержит вход 20 "Сброс", выход 21 "Конец поиска", вход 22 "Установка", вход 23 "Пуск", первую группу 24 информационных выходов блока 1 7 памяти и группу 25 информационных выходов.

Телевизионный датчик 13 образуют (фиг. 2) формирователь 26, матрицу 27 фотоэлементов на приборах с варядовой связью, оптический блок 28, генератор

29 импульсов и видеоусилитель 30.

1589300

Датчик 13 имеет выход 31 тактовых импульсов, вь»ход 32 .строчных гасящих . импульсов, выход 33 кадровых гасящих: импульсон и выход 34 видеосигнала.

При этом ныход видеоусилителя 30 соединен с выходом 34 видеосигнала, выход 32 строчных гасящих импульсов соединен с первым выходом генератора

29 импульсов, второй выход которого соединен с выходом 33 кадроных гасящих импильсов, выход 31 тактовых импульсов соединен с выходом формирова. теля 26, группа»»ыходов которого сое, динена с группой входов матрицы 27 фотоэлементов, выход которой соединен с входом нидеоусилителя 30, группа входов которого соединена с первой группой выходов генератора 29 импуль— сон, вторая группа выходов которого соединена с группой выходов формиронат еля 26 .

Схемы регистров 2 и 3 идентичны,.

Однако регистр 2 (фиг. 3) содержит первую группу из N 35, а регистр 3 — вторую группу из N-2 триггеров 35, где N-2 —. количество

ПЗС-элементов в строке матрицы фотоэлементов, причем входы .установки нуля триггеров 35 объединены между собой и соединены с входом 36 установки нуля регистра, входы синхронизации триггеров 35 объединены между собой и соединены с входом 37 синхронизации регистра прямой выход (i-1)-ro тригУ

35 гера 35» соединен с информационным входом i-ro триггера 35, (i = 1, 2,...), информационный вход первого триггера 35 соединен с информационным входом 38 регистра. В первом регистре 2 первым информапионным выходом является прямой выход 39 N-ro триггера 35н, инверсный выход 40 которого является вторым информационным выходом регистра, третьим информаци- 45 онным выходом которого является прямой выход (N-1)-го триггера 35 <, а четвертым, пятым и шестым информационными выходами регистра 2. являются инверсные выходы соответственно пер.— вого, второго и (N-2)-ro триггеров 35

50 первой группы. Во втором регистре 3 первым, вторым и третьим информационными выходами являются соответственно инверсные выходы (N-4)-го, (N-3)-ro

55 и (N-2)-го триггеров 35 второй группы.

Блок 17 памяти (фиг, 4) содержит дешифратор. 41, двоичный счетчик 42., два столбца по М узлов 43 памяти (где

M = 0,25» И,x S <, à N» принимают равным

N-2 или N-1 соответственно при четном или нечетном значении N-2, аналогично

S1 принимают равным S и.»и S + 1 соответственно при четном или нечетном значении S — количестве строк в матрице 27 фотоэлементов), а каждый узел

43 содержит по К триггеров 44 (гце

log H = К вЂ” число разрядов двоичного кода адреса на выходе счетчиков 18 и 19). При этом вход установки нуля двоичного счетчика 42 и входы устанонки нулей триггеров 44 объединены между собой и соединены со входом 20 установки нуля блока 17 памяти, прямые выходы 25 тригеров 44 соединены с второй группой информационных BbIxo» дов блока„первая группа 24 информационных выходов которого соединена с информацио»»»»ыми выходами двоичного счетчика 42 и входами дешифратора 41, тп-й выход которого (»и = 1,2,...,М) соединен о нхоцами синхронизации триггеров 44 m-й строки узлов 43 памяти, вход 45 записи блока соединен со счетным входом счетчика 42, информационные входы р-х триггеров (р = 1, 2,..., К) н каждом из столбцов объединены между собой и подключены н первом столбце к р-му входу 46 первой группы информационных входов блока,а но втором столбце — к р-му входу 47 второй группы информационных входов блока .

Устройство работает следующим образом.

Принцип работы устройстна основан на поиске и определении координат изолированных точечных световых объектов н процесс е с канир ования по строкам матричного тецевизионного изображения, получающегося на выходе твердотечьного телевизионного датчика 13. Наличие точечного светового объекта в данном элементе изображения соответствует сигналу "1" на выходе компаратора 7, а его отсутствиесигналу "0". В процессе сканирования последовательно рассматриваются окна изображе»п»я размером Зх 3 элементов, и если в центре окна имеется точечный световой объект„ а у его восьми ближайших соседей объекта .нет, то raкой точечньп» световой объект считается изолированным.

В телевизионном датчике 13 изобpave»I»»e проецируется объект»цзом оптического блока 28 на матрипу 27 ПЗС1э89300 фотоэлементов, с выхода которой сни-мается электрический сигнал, пропорциональный освещенности каждого фото\, элемента. Матрица 27 фотоэлементов упра вля ется сигналами, вырабатыва емы.—. ми формирователем 26, на состветст-! вующем выходе которого формируются тактовые импульсы (ТИ). Генератор 29 импульсов формирует на соответствующих выходах строчные и кадровые гасящие импульсы (СГИ и КП!) и специальные импульсные последовательности управления формирователем 26 и видеоусилителем 30, »а выходе которого формируетс я видеосигнал °

В исходном состоянии на входах 20. и 23 "Сброс" и "Пуск", на выходе 21

"Конец поиска", на инверсном выходе четвертого триггера 10., а также на выходах первого элемента И 4 и элементов И-НЕ 8 имеются сигналы "1" ,(высший уровень напряжения) . Перед пуском устройства на выходе 22 "Установка", уста»»ав»»»»вается порог срабатыФ вания компаратсра и на ахоп; 20 "Сброс подается сигнал "0" . (низкий уровень напряжения), Для запуска устройства . на вход 23 "llyc»»" в мсмент времени (фиг. 5) подается сигнал "0", ст котсрсгс на прямом выходе второго триггера 5 устанавливается сигнал "1", который подается на информационный вход третьего тр»»ггера 9. Кадровый гасящий импульс с выхода телевизионного датчика поступает на вход эле»»е»»та НЕ 12, где инвертируется, и с выхода элемента НЕ 12 поступает на вход синхронизации третьего триггера .

9, на прямом выхспе которого устанавливается сигнал "1" при поступлении заднего фронта кадрового гасящего ими ул ьса, Сигнал "1" с прямого выхода третьего триггера 9 подается на информационньп» вход четвертого триггера 10 и на первый вход третьего элемента И

14, поэтому тактовые импульсы с такто всгс выхода 31 телевизионного датчика 13 появляются на выходе третьего элемента И 14 (фиг, 5) и поступают на входы синхронизации первого григгера

1, первого 2 и второго 3 регистров сдвига.

С выхода 34 видеосигналов телевизионного датчика 13 сигнал поступает на информационный вход компаратора 7 °

Если в момент t (фиг. 5) уровень ви-., деосигнала на входе 34 больше порога та И 6 означает, что иа рассматриваемом кадре изсбражения найден изолированный точечный световой объект. цалее сигнал

"!" с выхода второго элемента И 6 поступает на вход 45 записи блока 17 памяти, а име»и»с на счетный вход двоичного счетчика

42, содержимое которого увслисивается на ед»»ш»цу. Г»ри этом на соответствующем вь»хо де дешифратора 41 появляется сигнал

II 11

1, по переднему фронту которого в соответствующие узлы 4 3 памяти з апи55 сываются двоичные коды координат Х и

Y точечного светового объекта. Например, координаты Х и Y j-ro точечна) З го светового объекта записываются в срабатывания компаратора 7 на входа

22, то на выходе компаратора 7 формируется импульс "1". а на выходе элемента И-НЕ 8 - импульс. "0", от которого на прямом выходе первого триггера 1 устанавливается сигнал "1".

При поступлении очередного тактового импульса с выхода третьего элемен

1О та И 14 на вход синхронизации первого триггера 1 на прямом выходе последнего устанавливается сигнал "0", а сигнал " 1" записывается в первый разряд первого регистра 2. Следующий гактовьп» импульс переписывает сигнал

"1" из первого разряда регистра 2 во второй; а в первый разряд регистра 2 записывается сигнал "0" (при стсутст вин срабатывания компаратора 7) или щ "1" (ири срабатывании компаратора 7) и т.д. Таким образом, в первом реги стре 2 запоминается оцифрованная текущая строка изображения, а во втором 3*регистре — оцифрованная следующая строка изображения.

Если в момент времени L 5 (фиг. 5) на третьем выходе первого регистра (прямсй выход (N-1)-го из группы триггеров 35), на инверсном выходе первого триггера 1, на втором, четвертом,, пятом и шестом выходах первого регистра 2 сдвига (на инверсных выходах.соответственно N-го первого, второго » (N-2)-го триггеров 35 группы) и на первом, втором и третьем выходах второго регистра 3 сдвига (на инверсных вьг»одах соответственно (N 4)-го, (И-3)-ro и (N-2)-ro триггеров 35 группы) присутствует сигнал " 1", то на выходе второго элемента И 6 также устанавливается сигнал " 1", длительность которого равна периоду следовал ния тактовых импульсов», . Наличие сигнала "!" на выходе второго элемен1589300

45 узлы 43 и 43, памяти соответственно (где j 1,3,5, ° °,,2H-1). 0чевидно, что содержимое счетчика 42 соответствует двоичному коду числа точеч- 5 ных световых объектов,, находящихся в рассматриваемом кадре изображения, Двоичный код числа обнаруженных точечных световых объектов поступает с первой группы 24 информационных выхо- 10 дов блока памяти на входы блока 16 индикации, где осуществляется индикация полученного кода.

Если в момент времени t+ (фиг. 5) поступает очередной кадровый гасящий 15 импульс, то по его переднему фронту четвертый триггер 10 переключается и на его иннерсном выходе устанавливается сигнал "0", который поступает на вход второго элемента 11 задержки, 20 время задержки которого равно периоду è следования строчных гасящих импульсов. Поэтому в момент времени (фиг, 5) на выходе 21 "Конец поиска" устанавливается сигнал "0", наличие 25 которого свидетельствует о том, что поиск точечных световых объектов в данном кадре изображения завершен.

Далее на выходах третьего 14 и первого 4.элементов И также устанавливает- 30 ся сигнал "0", от которого на прямом выходе первого 1 и второго S триггеров и прямых выходах триггеров 35 первой и второй групп устанавливается сигнал "0". По окончании кадрового гасящего импульса на прямом выходе третьего триггера 9 устанавливается сигнал "0", так как на информационный вход третьего триггера 9 поступает сигнал "0" с прямого .ныхода второго 40 триггера 5.

При появлении переднего фронта . следующего кадрового гасящего импульса в момент времени t< (фиг. 5) на инверсном выходе четвертого триггера 10 устанавливается сигнал " 1", кото. рый через второй элемент 11 задержки . подается на выход 21 "Конец поиска", и на выходе первого элемента И 4 устанавливается сигнал " 1".

Сигнал на первом выходе первого регистра 2 сдвинут во времени от сигнала на прямом выходе первого триггера

1 на неличину, равную хК, а сигнал л на третьем выходе второго регистра 3 сдвинут во времени от сигнала на первом выходе первого регистра 2 на величину1 равную c = 4 î >(NКоордината Х точечного объекта формируется в первом двоичном счетчике

18 на счетные входы которых поступают тактовые импульсы, а на вход установки нуля поступают =трочные гасящие импульсы, т.е. максимальное количество импульсов, поступающих на тактовый вход первого счетчика 18, равно

N-2; а содержимое счетчика 18 соответствует .двоичному коду координаты

Х в данный момент времени и равно номеру элемента в строке. Координата Y точечного светового объекта .формируется во втором двоичном счетчике 19, на счетные входы которого поступают строчные гасящие импульсы, а на вход устанонки нуля поступают кадровые гасящие импульсы, т.е. содержимое счетчика 19 соответствует координате Y: и равно номеру строки, При этом вели чина задержки импульса первым элементом 15 задержки равна периоду с сле- . дования строчных гасяших импульсов, так как центральная строка в окне изображения размером 3 3 элементов сдвинута но времени относительно первой строки (считая сверху) на величину и на эту же величину сдвинута в окне последняя .строка иэображения относительно центральной строки, Формула изобретения

Устройство для определения координат точечных световых объектов, содержащее телевизионный датчик, блок памяти, первый и второй счетчики координат Х, У, первый и второй регистры и триггер, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения точности за счет обеспечения возможности изменения числа строк и элементов в строке, н него введены первый и второй элементы задержки, второй, третий и четвертый триггеры, первый, второй и третий элементы И, компаратор, элемент И-НЕ и элемент НЕ, выход первого элемента задержки соединен с входом установки нуля счетчика координат У, счетный вход которого подключен к выходу строчных гасящих импульсон телевизионного датчика и соединен с входом установки нуля счетчика координат Х, счетный вход которого подключен к выходу тактовых импульсов телевизионного датчика, выход кадровых гасящих импульсов которого соединен с входом первого элемента задержки, входом элемента НЕ и входом синх1589300

10 ронизации четвертого триггера, информационный вход которого объединен с первыми входами третьего элемента И и элемента И-НЕ и подключен к прямо5 му выходу третьего триггера, вход синхронизации которого подключен к выходу элемента НЕ, а информационный вход — к прямому выходу второго триггера, выход компаратора соединен с вторым входом элемента И-НЕ, первый вход которого объединен с входом второго элемента задержки и подключен к инверсному выходу четвертого триггера, а выход второго элемента задержки соединен с вторым входом третьего элемента И и янляется управляющим выходом устройства, выход тактовых импульсов телевизионного датчика соединен с третьим в: одом третьего элемента И, выход которого соединен с входом синхронизации первого триггера, первого и второго регистров, прямой выход первого триггера соединен с информационным входом первого регистра, группа информационных выходов которого соединена с первой группой входов второго элемента И, вторая группа входон которого подключена к группе информационных выходов второго регистра, информационный вход которого подключен к выходу первого регистра, выход второго эле1 мента задержки соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого объединен с входами установки нуля первого, третьего и четвертого триггеров, первого и второго регистров и является первым угравляющим входам устройства, выход третьего элемента И соединен с входом установки нуля вòорого триггера, вход установки единицы которого является вторым управляющим входом устройства, информационный выход телевизионного датчика соединен с информационным входом компаратора, управляющий вход которого является третьим управляющим входом устройства, выход элемента И-НЕ соединен с входом установки единицы первого триггера, информационный вход которого подключен к шине нулевого потенциала, инверсный выход первого триггера соединен с входом второго элемента И, выход которого соединен с входом записи блока памяти, .первая группа информационных входов которого подключена к группе ныходон счетчика координат Х, а вторая группа информационных входов — к группе выходов счетчика У, группа выходов блока памяти является информационным выходом устройства, а вход считывания блока памчти соединен с вторым входом третьего элемента И.

1589300

Составитель И.Голенищев

Редактор А .Огар Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Палий

Заказ 2543 Тираж 561 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при .ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, l01