Устройство для считывания изображений
Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при исследовании импульсных быстропротекакицих процессов . Цель изобретения - повышение точности устройства - достигается введением двух триггеров, трех коммутаторов , фильтра низкой частоты, пикового детектора, регулятора уровня, формирователя импульсов, двух аналого-цифровых преобразователей, трех элементов задержки, блока записи, регистра, элемента ИЛИ и цифроаналсгового преобразователя , что позволяет регистрировать с высокой разрешающей способностью неравномерность сигнала в зоне его максимальной амплитуды. 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
09) (ll) (51)5 06 K 11/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ASTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 443576.7/24 (22) 04. 04.,88, (46) 30.04.91. Вюп. Р 16 (72) Л,С., Жмулев и С.А. Ларгин (53) 681.327. 12(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Н 631949, кл. С 06 К 11/00, 1975.
Авторское свидетельство СССР
Р 1488855, кл. С 06 К 11/00 ° 1988. (54) УСТРОРСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ИЗОБРАЗКЕНИЙ (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при исследовании
Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при исследовании импульсных быстропротекающих процессов, сопровождающихся световым излучением.
Цель изобретения - повышение точности устройства.
На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3структура кодов разделителей; на фиг, 4 — структуры дискретизации.
Устройство содержит телевизионный датчик 1, линию 2 связи, видеоусилитель 3, фиксатор 4 уровня, селектор 5 синхроимпульсов, формирователь 6 уровня, блок 7 запуска, счетчик 8, генератор 9 импульсов, блок
1О управления, первый 11 и второй триггеры 12, третий 13 и четвертый
14 коммутаторы, фильтр 15 низкой ча2 импульсных быстропротекающих процессов. Цель изобретения — повышение точности устройства — достигается введе- ) нием двух триггеров, трех коммутаторов, фильтра низкой частоты, пикового детектора, регулятора уровня, формирователя импульсов, двух аналого-цифровых преобразователей, трех элементов задержки, блока записи, регистра, элемента ИЛИ и цифроаналогового преобразователя, что позволяет регистрировать с высокой разрешающей способностью неравномерность сигнала в зоне его максимальной амплитуды. 4 ил. стоты, пиковый детектор 16, регулятор С
17 уровня, второй коммутатор 18, пер« вый аналого-цифровой преобразователь 2 (AlUI) 19, элемент ИЛИ 20, первый
21 и второй 22 элементы задержки, регистр 23, цифроаналоговый преобразователь (ЦАЛ) 24, дифференциальный ф3 усилитель 25, второй АЦП 26, первый коммутатор 27, блок 28 записи, формирователь 29 импульсов, третий элемент 30 задержки и блок 31 памяти.
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии телевизионный датчик 1 формирует последовательность строчных синхроимпульсов. Генератор 9 импульсов формирует непрерывную после- 4. довательность тактовых импульсов. Устройство находится в ждущем режиме и регистрации информации не происходит.
Для синхронизации начала работы устройства с моментом появления импуль1645979 сного изображения на вход "Запуск" устройства поступает импульс (поз.
32, фиг. 2), формируемый внешним устройством одновременно с началом свето5 вого импульса. Импульс запуска поступает на управляющие входы телевизионного (ТВ) датчика 1 и блока 7 запуска. ТВ датчик 1 после прихода импульса запуска переходит в режим накопления потенциального рельефа и преобразует световую информацию в электрическую, которая затем в виде полного видеосигнала передается по линии 2 связи (поз 33, фиг. 2). До прихода импульса запуска на выходе блока запуска 7 присутствует уровень "0", подаваемый на вход сброса счетчика 8 и запрещающий работу счетчика 8. С приходом импульса запуска на выходе бло- 20 ка 7 запуска появляется уровень " 1", который снимает запрет с входа сброса счетчика 8 и переводит счетчик
8 в счетный режим. Счетчик 8 подсчетом импульсов с генератора 9 осущест- 25 вляет задержку t кодирования на вреЭ мя накопления ТВ-датчика. После фор-. мирования временного интервала задержки t счетчик 8 выдает импульс (поэ.
34, фиг. 2) на управляющий вход бло- 30 ка 10 управления. С приходом этого импульса блок 10 управления формирует временной интервал t< путем подсчета импульсов, подаваемых на счетный вход блока 10 с генератора 9 длительФ
35 ность интервала t соответствует вреК мени прямого хода кадра. Р>о время разрешается прохождение строчных синхроимпульсов (поз.35,фиг.2),подаваемых на другой управляющий вход
40 блока 10 с выхода селектора 5, на второй выход блока 10. С приходом импульса со счетчика 8 на первом выходе блока 10 формируется сигнал блокировки (поэ. 36,фиг. 2), подаваемый на вход блокировки блока 7 запуска
45 на время кодирования информации, с целью предотвращения ложных повторных запусков устройства. После окончания временного интервала блок 10 снимает сигнал блокировки н запре50 щает прохождение строчных синхроимпульсов. Вьщеление строчных синхроимпульсов и фиксация начального уровня сигнала яркости осуществляется следующим Образом. Усиленный в,ео 55 усилителем 3 полный видеосиг нал (поз ° 33, фиг. 2) поступает на вход фиксатора 4 уровня видеосигнала и вход селектора 5 синхроимпульсов, На другой вход селектора 5 поступает напряжение уровня срабатывания, зависящее от амплитуды помехи (поз. 37, фиг, 2). Селектор 5 вьщеляет из полного видеосигнала, поступающего на его вход, строчные синхроимпульсы путем сравнения напряжений на обоих входах. При поступлении синхроимпульса на управляющий вход фиксатора 4 уровня с выхода селектора 5 синхроимпульсов в фиксаторе 4 происходит запоминание уровня гашения для каждой строки и его вычитание из полного видеосигнала. В результате на информационном выходе фиксатора 4 уровня начальный уровень видеосигнала соответствует нулевому уровню (поз.38, фиг.2) независимо от наличия низкочастотных помех видеосигнала„ На вход формирователя 6 уровня срабатывания селектора с управляющего выхода фиксатора
4 подается запомненный в начале каждой строки уровень гашения с наложенной низкочастотной помехой. На выходе формирователя 6 появляется напряжение, пропорциональное суммарной амплитуде помехи и уровню гашения (поз.37,фиг.2).Таким образом, уровень срабатывания селектора 5 автоматически отслеживает изменение уровня гашения видеосигнала в зависимости от амплитуды низкочастотной помехи, В результате обеспечивается выделение сннхроимпульсов и фиксация начального уровня сигнала яркости при амплитудах наводок, превышающих амплитуду синхроимпульсов, что повышает точность считывания в условиях низкочастотных помех.
Во время прямого хода строки фиксированный относительно нулевого уровня сигнал яркости поступает через коммутатор 18 на информационный вход первого АПП 19. На тактовый вход
АИП 19 через элемент ИЛИ 20 с выхода коммутатора 13 только во время прямого хода ТВ-строки (поэ. 39, фиг. 2) поступают импульсы, по которым преобразователь 19 преобразует аналоговый сигнал в цифровой код. Одновременно сигнал яркости поступает через фильтр
15 низкой частоты на информационный вход пикового детектора 16.Фильтр 15 устраняет влияние дефектных элементов (ярких точек) светочувствительной мишени датчика 1 и шумов видеотракта на анализ максимального зна9
6 ет Ill е; бга э<ванне vol и н и о рез55ост55огс сигнзла;пкост:» в цифровой код.
Релич5555а 5-т5 .> ительного смгщ,:. 55я и." чал ..ного poâllÿ АЦП 26 I:. С55г5 зла япкости включается в мас< ив рс пстрируемой п5 формации „> о l, .и межстрсчного интервала ксд уро5555я с. жения с выхода peг стра 23 через <:. м5.утатор
27 и блок 28 записи по. тупает в блок
31 памя555. при обработке эарс5истрированнсй информации точное значение кода яркостll мож т бь5ть r.c. Ió÷ålio путем сложения (с соответствующими есовьпчи íoзАЛиц55ента.з5) кода с в5гхода А!! Н с с кодом ур пня слежения.
Это обеспечивает более высокое амплитудное разрешение мелкой структуры одлок; атного светового импульса, в зара55ее за™а55нс и коммутатором 18 гго части, т.г. бопее в5icox точность измерения. ,1р55 кодирова5555и импульсного иэображения одновременно осуществляется его пространственная дискр т55за5555я, которая реализуется в предлагаемом устройстве следующим обр» з-м.
По импульсу со счстчика 6, го< т па:с.,:му на установоч5ьй в;.о,.- т ". reра 11 последний устанавливается к исходчое состояние, соответствующее уровню "1 на прямом выходе и "0" на инверсном. В результате устапз5.— лигается начальная фаза структурь. дискрет55зац55и в начале ин; грва.: а кодирования 5, для каждого А!п5. На тактовый вход триггера 12 с I енератора 9 поступают тактовые импульсы.
Во время интервала кодирования на управляющий вход триггера 12 поступают с первого выхода блока 10 управления строчные синхроимпульси (поз.
3S, фгг. 2). При уровне "1" »а управляющем входе триггера 12 разрешается его рабата в счетном режиме.
Частота импульсов генератора 9 выбирается во столько рзз большей часTGtbl дискретизаьр5и, во сколько раз допустимая нестабильность времевнай5
1Ip;-:âÿçêè имг5ульссв стр-,бирования
АПП к началу TIi-l..трс:ки мгн..шг периода дискретизации, Триггер 1?, работа в счетном режиме, осуществляет жесткую временную 55ривязг начала дискре тизации к началу TB-строки. На прямом и инверсионном выходах триггера !
2 555ор5а5руются во время прямого кода ТВ- стрски последоватсл5.55ост55 имПУЛЬСОВ С ОТНОСГТЕЛЬНЫМ ф. З5 ° ЗЬК<
164597 чения пиковым детектором t6 сигнала яркости текущей строки. К концу ТВ .
cTpoK55 на выходе пикового детектора
16 появляется максимальное значи;.ие
5 амплитуды сигнала яркости (поз „ 0, фиг. 2) . Регулятор 1 7 уров55я слежения путем деления (c заранее заданным коэффициентом деления) максимального значения сигнала яркости текущей строки формирует регулируемь5й уровень слежения для следующей строки.
Во время обратного хода строки по синхроимпульсу, поступающем во время с первого выхода блока 1О на упра-,5 вляющий вход коммутатора 18 (поэ. 39, фиг. 2), последний переключается, и на информационный вход первого AIIJI 19 через коммутатор 18 поступает с регулятора 17 напряжение, соответств;".ощее 20 установившемуся уровню слежения. На тактовый вход АЦП 19 во время обратного хода ТВ-строки поступает через элемент ИЛИ 20 инвертированньп". задержанный элементом 21 задержки отрочний 25 синхроимпульс, по отр55цатгльноиу фронту которого АЦП 19 преобразует сигнал с выхода регулятора 17 в цифровой код.
Далее этот цифровой код зап5сывается в регистр 23 по задержанному на время преобразования АЦБ 19 злемгнто:5
22 задержки строчному синхроимпульсу.
Формирователь 29 импульсов пс положительному фронту синхрои55пучьса формирует короткий импульс (поз. 41, фиг. 2) вначале каждой ТВ-строки, ко35 торьп5 сбрасывает сигнал п55ковогс детектора 16 (поз. 40, фиг „2) .
Регистр 23 предназначен для хранения в течение последующей строки 4С ксда уровня слежения, соответствующего смеще 5ию сигнала яркости относительно начального уровня АЦЛ 26.
ЦАП 24 преобразует этот код в аналОГОВый уровень слежения кОТОрый по 45 ступает на первый вход дифференциального усилителя 25. На второй вход дифференциального усилителя 25 поступает сигнал сигнал яркости с уровнем черного, фиксированным на нулевом уровне. В результате на выходе усилителя 25 формируется разностный усиленный сиг55а Гигнал с выхода дифференциального усилителя 25 поступает на информационный вход АЦП 26.
На тактовый вход ЛЦП 26 только во время прямого хода ТВ-строки с выхода второго коммутатора 14 поступают импупьсы, по которым AIIiI 26 ос: ществля1645979 сдвигом 180 . На первые входы комму-, таторов 13 и 14 поступают импульсы с нулевой фазой, а на вторые входы— с фазовым сдвигом 180 . В течение первой ТВ-строки на управляющем входе коммутатора 13 присутствует уровень "0", а на управляющем входе коммутатора 14 уровень " 1" ° Коммутатор 13 в этом случае обеспечивает поступление импульсов на выход с первого входа, а второй коммутатор I4 — с второго входа. При поступлении следующего синхроимпульса на так- товый вход триггера 11 уровни сигналов на его выходах изменяются на противоположные (поэ. 43, фиг. 2) и переключают коммутаторы 13 и 14.
Теперь коммутатор 13 обеспечивает поступление импульсов на выход с вто- 20 рого входа, а коммутатор 14 — с первого. С приходом следующего синхроимпульса под управлением триггера 11 коммутаторы 13 и 14 вновь изменяют на своих выходах пазу импульсов на 25
180, н т.д. в каждой ТВ-строке.
Таким образом, для каждого АЦП реализуются шахматные пространственные структуры дискретизации изображения. Причем структура дискретизации первым
АЦП 19 сдвинута по фазе на 180 относительно структуры дискретизации вторым АПП 26.
Пид>ровые коды с выходов обоих
AUIl поступают на первую группу инйормационньж входов коммутатора 27, на вторую группу информационных входов которого поступает код уровня слежения с выхода регистра 23. Коммутатор 27 представляет собой муль- 40 типлексор, который во время прямого хода ТВ-строки пропускает на выход сигналы с первой группы входов, а во время обратного кода ТВ-строки— с второй. Переключение направления пропускания информации происходит строчным синхроимпульсом, поступающим на управляющий вход коммутатора
27 с второго выхода блока 10 управления.
Количество шин первой группы информационных входов коммутатора 27 равно суммарному количеству разрядов обоих АЦП для обеспечения записи каждого разряда каждого АЦП.,Количество п|ин второй группы входов ком55 мутатора 27 равно числу разрядов пер- вого АЦП 19. Число пп н в магистрали, связывающей коммутатор 27 и блок 28 записи, также равно суммарному числу разрядов АЦП 19 и AIHI 26. Коммутатор
27 записи предназначен для обеспечения записи в блок 31 памяти текущих значений кодов яркости обоих
АЦР, служебных слов, именуемых кодами разделителей, разделяющих весь цифровой информационный массив на блоки, соответствующие ТВ-строкам, и кодов уровня слежения. На информационные входы блока 28 записи во время прямого хода ТВ-строки коммутатор 27 выставляет текущие значения кодов яркости обоих АЦП, которые через блок ?8 записи поступают на информационные входы блока 31 памяти.
Импульсы с выхода коммутатора 13 через элемент 30 задержки во время прямого хода ТВ-строки поступают на тактовый вход блока 28 записи и далее с его управляющего выхода на вход записи блока 31 памяти.
Во время обратного хода строки на входе блока 28 записи коммутатор
27 выставляет код уровня слежения, записанный в регистре 23. На информационных входах блока 31 памяти блок
28 записи формирует коды разделителей в виде последовательности двух кодовых слов,, структура которых представлена на фиг. 3. Одновременно с формированием кодов разделителей блок
28 записи формирует два (поэ. 42, фиг„ 2) импульса записи, поступающих на вход записи блока 29 памяти, по которым друг за другом записываются два слова кодов разделителей. После чего блок 28 записи выставляет на выходной магистрали код уровня слежения, поступающий с коммутатора 27, и в одном иэ свободных разрядов информационного слова — код состояния выхода распределителя 11 импульсов.
Код состояния содержит информацию о фазе импульсов дискретизации в текушей 7В-строке, Блок 28 записи далее формирует третий импульс (поз. 42, фиг.2), по которому информационное слово, содержащее код уровня слежения и код состояния блока 11, записывается в блок 31 памяти„ Формирование служебных слов и импульсов записи на выходе блока 28 происходит во время обратных ходов ТВ строк под управлением строчных синхроимпульсов, поступающих на управляющий вход блока
28 записи. Структура кодов разделителей (фиг. 3) выбрана как невозмож1645979 ная последовательная комбинация кодов яркости обоих АЦП. При регистрированнн
TR-кадров приходится иметь дело с большим объемом гП йровой информе пи (порядка 10 — 10 слов), При регист5 рации уникальных однократных световых процессов нельзя полностью исключить возможность сбоев при кодировании, которые могут повлечь разру- 10 шение строчно-кадровой структуры всего информационного массива и, как следствие, потерю информации и снижение точности. Поэтому запись кодов разделителей, значений кодов уровня слежения, относительно которых происходит фиксация шкалы второго АЦП 26 и информации о фазе импульсов дискретизации в данной TR-строке дополнительно повышает точность и достоверность считывания импульсных изображений.
Формула и з обретения
Устройство для счи-ывания изобра- 25 жений, содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик, видеоусилитель и фиксатор уровня, первый выход которого соединен с входом формирователя уровня выход которого 30 соединен с первым входом селектора синхроимпульсов, второй гход которого соединен с выходом видеоусилителя, а выход соединен с управляющим входом фиксатора уровня, управляющий вход телевизионного датчика является входом "Пуск" устройства, первый управляющий вход блока запуска соединен с входом "Пуск устройства, второй управляющий вход соединен с первым 4р выходом блока управления, а выход соединен с входом "Сброс" счетчика, тактовые входы счетчика и блока управления соединены с выходом генератоРа импульсов, выход счетчика сое- 45 динен с входом "Сброс" блока управления, выход селектора синхроимпульсов соединен с входом стробирования блока управления, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, выходы .
>О которых соединены с первым информационным входом перво« коммутатора, первый вход дифференциального усилителя соединен с выходом фиксатора уровня, выход - с информационным входом вто55 рого аналого-цифрового преобразователя, и блок памяти, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устрой тва, оно содержи r фильтр низкой ч ИЛИ и входом второго элемента задержки, выход которого соединен с управляющим входом регистра, выход которога соединеч с вторым информационным входом первого коммутатора и входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом дифференциального усилителя, выход третьего элеменм задержки соединен с вторым управляющим входом блока 1645979 )2 эапнси, третий управляющий вход которого соединен с прямым выходом первого триггера. 44е 2 1645979 КОды предыдущей ТВ строки Шины, саот8етст- Шаны, c0omdemcrnбугае АЦП 19 5ующие АЦП 10 О 0 О 0 0 О О О 1 1 1 1 1 1 1-Пердоеслюдо кеда разделителя 1 1 1 1 1 1 1 1 0 О 0 0 д 0 д О-Второесло8о кода разделителя ХХХХХХХХ ° ° ° ° ° Х gp Код сосамниа — Третье служебное глода слежвниЯ блока УУ /йоды тследующец ТВСщрокц Фиг. Я o — Отсчеты 4ЦП1 — 0rvcuemai А4Л16 Фиг.4 Составитель А. Глотов Техред Л,Олийнык Корректор Н.Ревская Редактор П. Пчолинская Подписное Тираж 391 чаказ 1351 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Проиэводственно — издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
