Способ формирования сигнала изображения и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к телевизионной измерительной технике. Цель изобретения уменьшение искажения сформированного сигнала изображения. Для этого устройство, осуществляющее способ формирования сигнала изображения, содержит датчик 1 телевизионного сигнала, генератор 2 синхроимпульсов, формирователь 3 строба, исполнительный блок 4, измеритель 5 размаха видеоимпульсов, два идентичных канала 6 и 7 обработки сигнала, источник 17 управляющего сигнала, генератор 18 тактовых импульсов, элементы И-ИЛИ 19 и 20, триггер 21, блок 22 контроля и индикации режима, синхронизатор 23, делитель 24, напряжения ЦАП 25 и 29, регистры 26 и 28 приближения, измеритель 27 уровня фона, блок 30 регулировки потенциала катода и блок 31 формирования сигнала коммутации. Цель достигается за счет осуществления циклически повторяющихся процессов формирования дополнительного и основного сигналов изображния до тех пор, пока уровень фоновой составляющей основного сигнала изображения не совпадает со значением второго опорного сигнала. Устройство по п.3 формулы отличается выполнением измерителя 27, дана его ил. 2 с.п. ф-лы, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к телевизионной измерительной технике и может использоваться в системах навигации и других измерительных системах, использующих датчики телевизионного типа. Цель изобретения уменьшение искажения сформированного сигнала изображения. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для формирования сигнала изображения; на фиг. 2 электрическая схема измерителя уровня фона. Способ формирования сигнала изображения заключается в том, что формируют сигнал изображения путем проецирования изображения контролируемых объектов на фотокатод передающей телевизионной трубки, формируют исходный сигнал изображения путем считывания потенциального рельефа на мишени ПТТ, равномерно разбивают диапазон изменений потенциала на мишени ПТТ на ряд дискретных единичных интервалов, формируют первый управляющий сигнал U_о, соответствующий единичному приращению потенциала на мишени ПТТ, измеряют приращение исходного сигнала изображения U_о и формируют первый опорный сигнал U_о/К, где К коэффициент, равный 1,2-2,0, увеличивают потенциал на мишени ПТТ путем последовательного увеличения первого управляющего сигнала V₁=n ˙ΔU, где n= 1,2,3, число натурального ряда, одновременно измеряют текущее приращение сигнала изображения U, сравнивают его со значением первого опорного сигнала Δ V_o/К и при их совпадении формируют основной сигнал изображения. При этом одновременно с формированием первого опорного сигнала формируют второй опорный сигнал U_д, соответствующий допустимому уровню фоновой составляющей сигнала изображения, и второй управляющий сигнал Δ V₂, соответствующий единичному приращению порога считывания потенциального рельефа, измеряют фоновую U_ф составляющую основного сигнала изображения, сравнивают ее со значением второго опорного сигнала U_ф и, если U_ф превышает U_ф, повышают порог считывания потенциального рельефа путем последовательного увеличения второго управляющего сигнала U_ф= n Δ V_2. Одновременно измеряют текущий уровень фоновой составляющей U_ф и сравнивают его со значением второго опорного сигнала U_ф. При их совпадении формируют дополнительный сигнал изображения, а затем увеличивают потенциал на мишени трубки путем последовательного увеличения первого управляющего сигнала V₂= n Δ U₁. Одновременно измеряют текущее приращение сигнала изображения U_ф и сравнивают его со значением первого опорного сигнала Δ V_о/К. При их совпадении формируют основной сигнал изображения и далее циклически повторяют процессы формирования дополнительного и основного сигналов изображения до тех пор, пока уровень U_ф составляющей основного сигнала изображения не совпадает со значением U_ф второго опорного сигнала. Устройство формирования сигнала изображения содержит датчик 1 телевизионного сигнала, генератор 2 синхроимпульсов, формирователь 3 строба, исполнительный блок 4, измеритель 5 размаха видеоимпульсов, первый идентичный канал 6, второй идентичный канал 7. Первый и второй каналы обработки сигнала содержат пороговые блоки 8, 9, элементы И 10, 11, счетчики 12, 13, цифровые компараторы 14, 15, датчик 16 кода числа, источник 17 управляющего сигнала, генератор 18 тактовых импульсов, первый элемент И-ИЛИ 19, второй элемент И-ИЛИ 20, триггер 21, блок 22 контроля и индикации режима, синхронизатор 23, делитель 24 напряжения, первый цифроаналоговый преобразователь 25, первый регистр 26 последовательного приближения, измеритель 27 уровня фона, второй регистр 28 последовательного приближения, второй цифроаналоговый преобразователь 29, блок 30 регулировки потенциала катода, блок 31 формирования сигнала коммутации. Измеритель 27 уровня фона содержит элемент И 32, аналого-цифровой преобразователь 33, сумматор 34, первый регистр 35, цифроаналоговый преобразователь 36, компаратор 37, второй регистр 38, первый и второй цифровые компараторы 39, 40, первый и второй датчики 41, 42 кода числа, блок 43 проверки выполнения цикла. Устройство работает следующим образом. По сигналу "Пуск", поступающему на вход второго элемента И-ИЛИ 20, триггер 21 устанавливается в единичное состояние, и в блоке 22 контроля и индикации формируется импульс запуска синхрогенератора 23. Первый и второй регистры 26, 28 последовательного приближения устанавливаются в начальное состояние, что соответствует минимальной чувствительности датчика 1 телевизионного сигнала при работе в режиме покадрового считывания потенциального рельефа. Видеосигнал с датчика 1 телевизионного сигнала подается на первый вход измерителя 5 размаха видеоимпульсов. При установке исходного размаха видеосигнала происходит автоматическое управление чувствительностью телевизионного датчика. В этом режиме регистры 26 и 28 последовательного приближения измерителя 5 размаха видеоимпульсов находятся в состоянии "0". Двоичный код, заданный датчиками 41 и 42 кода, проходит на вход первого и второго цифровых компараторов 39, 40. Соответствующее коду аналоговое напряжение U поступает на вход компаратора 14, где сравнивается с присутствующим на его первом входе фиксированным напряжением видеосигнала. Сравнение осуществляется в течение одного такта длительностью Р кадров, задаваемого синхрогенератором 23. Фронтом тактового импульса в компаратор 37 записывается число Р/2 с датчика 16 кода. Все видеоимпульсы, соответствующие превышению напряжения U, существующие в момент действия строба, вырабатываемого формирователем строба 16, проходят на вычитающий вход компаратора 37. Если пороговый уровень превышает более чем Р/2 видеоимпульсов, второй регистр 38 перебрасывается в состояние "1" и в соответствующий разряд первого регистра 26 последовательных приближений заносится логический "0", а в последующий разряд записывается "1", на выходе первого ЦАП 25 формируется соответствующее управляющее напряжение и выполняется следующий шаг уравновешивания. Если же превышение происходит менее чем Р/2 видеоимпульсами, триггер остается в нулевом состоянии и в соответствующий разряд первого регистра 26 последовательного приближения заносится логическая "1". Если при максимальной чувствительности в блоке 22 контроля и индикации формируется импульс "ОСТАНОВ", останавливающий работу синхрогенератора 23, на индикаторном табло высвечивается сигнал "Предельная чувствительность". Для измерения приращения Δ U_о после окончания процесса регулирования при установке исходного размаха видеоимпульсов U=U^N с синхрогенератора 23 поступает тактовый импульс, который выписывает логическую "1" в младший разряд первого регистра 26 последовательного приближения, устанавливая тем самым регулирующее напряжение на выходе первого ЦАП 25 разным ΔU_p=U_p^N+ΔU_p, что соответствует увеличению размаха видеосигнала до уровня U=U^N+ ΔU_о. Определение значения ΔU_о происходит методом поразрядного уравновешивания в течение Q шагов (Q разрядность выходного двоичного кода величины ΔU_о, а каждый шаг, аналогично предыдущему, выполняется за Р кадров). В результате к двоичному коду, соответствующему напряжению U^N, прибавляется двоичный код с второго регистра 28 последовательных приближений. После завершения тактов уравновешивания на выходе регистра 28 последовательного приближения формируется двоичный код напряжения ΔU_o,а на выходе умножителя двоичный код напряжения К ˙ΔU_о, с которым и сравнивается текущее приращение размаха видеосигнала. При установке оптимальной глубины потенциального рельефа текущее приращение видеоимпульсов при регулировке напряжения U_р, управляющего чувствительностью телевизионного датчика 1, сравнивается с величиной К ˙ΔU_о. Автоматический поиск осуществляется методом поразрядного уравновешивания, начиная со старшего разряда. С этой целью в соответствующий разряд первого регистра 26 последовательного приближения заносится логическая "1", и на каждом такте происходит соответствующее изменение регулирующего напряжения U_р¹, измерение размаха видеосигнала и сравнение текущего приращения ΔU_i с К ˙Δ U_i. При измерении размаха видеосигнала U₁ сумматоры транслируют код регистра 28 последовательного приближения на ЦАП 28, и измерение выполняется путем поразрядного уравновешивания, аналогично рассмотренному выше процессу установки исходного размаха видеосигнала U^N. В результате в сумматоре 34 формируется цифровой код величины U₁. Далее выполняется единичный шаг на приращение регулирующего напряжения U_р^{i +1} путем записи логической "1" в младший разряд первого регистра 26 последовательного приближения, а к цифровому коду в сумматоре добавляется число К ˙ΔU_о, и на выходе ЦАП 28 формируется постоянное напряжение, соответствующее уровню U_i+К ˙Δ U_о, которое сравнивается в течение Р кадров на компараторе 37 с поступающими видеоимпульсами. При U_i> К ˙ΔU_о, на выходе триггера 21 к окончанию такта устанавливается логическая "1", которая в данном режиме проходит без инвертирования через элемент И 32 и вносится в соответствующий разряд первого регистра 26 последовательного приближения. Если же ΔU_i< K˙ ΔU_о, то на выходе триггера 21 к окончанию такта устанавливается логический "0", в соответствующий разряд регистра 26 вносится логический "0". После установки оптимальной глубины потенциального рельефа на мишени датчика 1 телевизионного сигнала в синхрогенераторе 23 формируются команды на измерение уровня фона и управления потенциалом катода трубки в режиме разделения процесса коммутации мишени на считывание потенциального рельефа и стирание остаточных зарядов. На первом этапе измерения уровня фона видеосигнал проходит через элемент И 32, на второй вход которого поступают стробирующие импульсы с формирователя строба 3, и поступает на АЦП 33, где преобразуется в цифровой код, суммируется на сумматоре 34 в течение двух кадров, после усреднения путем отбрасывания младших разрядов преобразуется ЦАП 36 в аналоговый сигнал, соответствующий уровню фона U_ф, и поступает на вход компаратора 37, на второй вход которого дается видеосигнал. На выходе компаратора 37 формируются импульсы, соответствующие прохождению видеоимпульсов, превышающих уровень фона. Поскольку уровень фона измеряется после установки оптимальной глубины потенциального рельефа, чем исключается растекание зарядов, ошибки измерений за счет изменения геометрических размеров контролируемых точечных объектов не возникают, а вместе с тем исключаются ошибки в измерениях уровня фона за счет интегрирования видеоимпульсов объектов, которые могут оказываться больше при достаточно высоком контрасте объектов. На втором этапе измерения цифровой код, соответствующий усредненному уровню фона U_ф, поступает через второй регистр 38 на первый 39 и второй 40 цифровые компараторы, где сравнивается с максимально допустимым U_ф^о и номинальным U_ф^N значениями уровня фона, причем включение двух уровней U_ф^о и U_ф^N позволяет не только сократить время поиска, но и исключить искажения видеоимпульсов на начальном участке вторично-эмиссионной характеристики. Если измеренный уровень фона превышает номинальный U_ф^N, на выходе блока 43 проверки выполнения цикла формируется уровень логической "1", который поступает на блок 31 управления режимом коммутации, который переводит устройство в режим раздельного считывания потенциального рельефа и стирания остаточных зарядов путем подачи последовательности кадровых импульсов на формирователь 3 строба и блок 30 регулировки потенциала катода и уровня логической "1", на второй элемент И-ИЛИ 20, триггер 21 и блок 22 контроля и индикации, по которому синхрогенератор 23 вырабатывает тактовые импульсы на управление вторым регистром 28 последовательного приближения и измерителем 27 уровня фона, одновременно блокируя цепь запуска синхрогенератора 23 через второй элемент И-ИЛИ 20 и триггер 21. Если уровень фона U_ф оказывается меньше допустимого, формируется уровень логического "0" и устройство не переводится в режим разделенной коммутации мишени передающей трубки. Установка оптимального потенциала катода производится путем поразрядного уравновешивания второго регистра 28 последовательного приближения. На втором шаге в старший разряд регистра 28 вписывается код логической "1", на выходе блока 30 регулировки потенциала катода в кадре считывания формируется соответствующий потенциал, задаваемый вторым АЦП 29. Снимаемый с датчика 1 телевизионный сигнал содержит видеоимпульсы точечных объектов и фоновую составляющую. Если потенциал катода (первый шаг) оказывается недостаточным, уровень фона превышает допустимый, и с выхода блока 43 проверки выполнения цикла снимается логическая "1", которая вносится в старший разряд второго регистра 28 последовательного приближения. При избыточном повышении потенциала катода (второй шаг) уровень фона оказывается малым, и происходят искажения видеоимпульсов, во второй разряд заносится уровень логического "0", и весь процесс повторяется. После завершения установки потенциала катода снова регулируется чувствительность телевизионного датчика с целью оптимизации условий коммутации путем анализа текущих приращений размера видеоимпульсов. Затем снова регулируется потенциал катода U_о и регулирующее напряжение до выполнения условий ΔU= К˙ΔU_о, после чего с блока 31 управления режимом коммутации на второй элемент И-ИЛИ 20 и триггер 21 поступает уровень логического "0". Тем самым разрешается запуск синхрогенератора 23 через блок 22 контроля и индикации со стороны первого 19 или второго элемента И-ИЛИ 20. В дальнейшем устройство работает следующим образом. Видеосигнал с датчика 1 поступает на два пороговых блока 8 и 9, где сравнивается с установленным опорным напряжением, снимаемым с выхода делителя 24 напряжения, подсоединенного к аналоговому информационному выходу измерителя 5 размаха видеоимпульсов. При превышении опорных уровней формируются импульсы, которые в моменты, соответствующие выбранной области изображения, определяемой сигналом "окошко", поступающим на элементы И 10 и 11 с формирователя 3 строба, поступают на счетчики 12 и 13. Эти счетчики сбрасываются в нуль импульсами с генератора 18 тактовых импульсов, который также представляет собой счетчик. На счетный вход подаются импульсы регулируемой частоты с источника 17 управляющего сигнала, что позволяет регулировать время накопления импульсов в счетчиках 12 и 13. К выходу счетчиков 12 и 13 подключены цифровые компараторы 14 и 15, на которых число поступающих импульсов сравнивается с некоторым заданным числом, зависящим от числа кадров накопления и количества контролируемых объектов, которое подается на второй вход цифровых компараторов 14 и 15 с выходов датчика 16 кода числа. Если размах видеосигнала совпадает с верхним или нижним уровнем опорного напряжения, в соответствующем счетчике 12 или 13 накапливается N импульсов. При превышении опорного уровня в соответствующем счетчике накапливается большее число импульсов, а при уменьшении размаха видеоимпульсов число импульсов в счетчиках оказывается меньше N. Выходы цифровых компараторов 14 и 15 объединены на первом элементе И-ИЛИ 19. Поэтому при выходе видеоимпульсов за пределы интервала, определяемого опорным напряжением, снимаемым с делителя 24, в сторону увеличения или уменьшения их размаха, с выхода второго элемента И-ИЛИ 20 поступает код логической "1", а с триггера 21 на блок 22 контроля и индикации, который формирует сигнал запуска синхрогенератора 23, и повторяется весь цикл установки оптимальной глубины потенциального рельефа на мишени передающей телевизионной трубки с учетом изменений условий регистрации контролируемых объектов.

Формула изобретения

1. Способ формирования сигнала изображения, при котором проецируют изображение объекта на фоточувствительную поверхность передающей телевизионной трубки (ПТТ), формируют исходный сигнал изображения путем считывания потенциального рельефа на мишени ПТТ, равномерно разбивают диапазон изменений потенциала на мишени ПТТ на ряд дискретных единичных интервалов и формируют первый управляющий сигнал ΔU_o, соответствующий единичному приращению потенциала на мишени ПТТ, измеряют приращение исходного сигнала изображения ΔU_o и формируют первый опорный сигнал ΔU_o/K, где К коэффициент, равный 1,2 2,0, увеличивают потенциал на мишени ПТТ путем последовательного увеличения первого управляющего сигнала U₁=n·ΔU₁, где n 1,2,3, число натурального ряда, одновременно измеряют текущее приращение сигнала изображения ΔU, сравнивают его со значением первого опорного сигнала ΔU_o/K и при их совпадении формируют основной сигнал изображения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажения сформированного сигнала изображения, одновременно с формированием первого опорного сигнала формируют второй опорный сигнал U^N_ф, соответствующий допустимому уровню фоновой составляющей сигнала изображения, и второй управляющий сигнал ΔU₂, соответствующий единичному приращению порога считывания потенциального рельефа, измеряют фоновую ΔU_Ф составляющую основного сигнала изображения, сравнивают ее со значением второго опорного сигнала U^N_ф и, если U_фпревышает U^N_ф увеличивают порог считывания потенциального рельефа путем последовательного увеличения второго управляющего сигнала U₂=n·ΔU₂, одновременно измеряют текущий уровень фоновой составляющей U_ф и сравнивают его со значением второго опорного сигнала U^N_ф, при их совпадении формируют дополнительный сигнал изображения, а затем увеличивают потенциал на мишени трубки путем последовательного увеличения первого управляющего сигнала U₁=n·ΔU₁, одновременно измеряют текущее приращение сигнала изображения ΔU и сравнивают его со значением первого опорного сигнала ΔU_o/K, при их совпадении формируют основной сигнал изображения и далее циклически повторяют процессы формирования дополнительного и основного сигналов изображения до тех пор, пока уровень фоновой U_ф составляющей основного сигнала изображения не совпадет со значением U^N_ф второго опорного сигнала. 2. Устройство формирования сигнала изображения, содержащее датчик телевизионного сигнала, первый вход которого подключен к первому выходу генератора синхроимпульсов, второй выход которого соединен с первым входом формирователя строба и исполнительным блоком, а выход датчика телевизионного сигнала соединен с первым входом измерителя размаха видеоимпульсов и входами двух идентичных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных порогового блока, элемента И, второй вход которого соединен с выходом формирователя строба, счетчика и цифрового компаратора, вторые входы которых подключены к первой группе выходов датчика кода числа, источник управляющего сигнала через генератор тактовых импульсов соединен с вторыми входами соответствующих счетчиков, а выходы цифровых компараторов каждого идентичного канала через последовательно соединенные первый и второй элементы И ИЛИ, триггер, блок установки и индикации режима и синхронизатор подключены к третьему входу измерителя размаха видеоимпульсов, первый выход которого через делитель напряжения подключен к вторым входам соответствующих пороговых блоков каждого из каналов, к второму входу датчика телевизионного сигнала через последовательно соединенные исполнительный блок и первый цифроаналоговый преобразователь подключен первый выход регистра последовательных приближений, соответствующие входы которого подключены в выходу измерителя размаха видеосигнала и выходу синхронизатора, а второй выход присоединен к блоку установки и индикации режима, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные измеритель уровня фона, входы которого подключены к выходу датчика телевизионного сигнала, выходу формирователя строба и выходу синхронизатора, второй регистр последовательных приближений, второй вход которого подключен к синхронизатору, второй цифроаналоговый преобразователь и блок регулировки потенциала катода, выход которого подсоединен к входу датчика телевизионного сигнала, а также блок формирования сигналов коммутации, вход которого присоединен к измерителю уровня фона и генератору синхроимпульсов, а первый и второй выходы к блоку управления потенциалом катода и формирователю строба, а третий выход блока управления подключен одновременно к второму элементу И ИЛИ, триггеру и блоку установки и индикации режима. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что измеритель уровня фона содержит последовательно соединенные элементы И, своими входами подключенные к датчику телевизионного сигнала и формирователю строба, аналого-цифровой преобразователь, сумматор с подключенными к второму его выходу последовательно соединенными первым регистром, цифроаналоговым преобразователем и компаратором, вход которого подключен к элементу И, а второй вход компаратора подключен к датчику телевизионного сигнала, второй регистр и подключенные к его выходу первый и второй цифровые компараторы и подсоединенные к ним соответственно первый и второй датчики кода числа, блок проверки выполнения цикла, своими выходами подключенный к блоку формирования сигналов коммутации и второму регистру последовательных приближений, а также формирователь тактовых импульсов, вход которого подключен к выходу синхронизатора, а выход формирователя тактовых импульсов присоединен к первому и второму регистрам.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2