Устройство для измерения расстояния между центрами интерференционных полос интерферограмм

 

Изобретение относится к технике обработки изображений и может найти применение в телевизионных устройствах для измерения расстояния между центрами периодических структур, например интерферограмм. Целью изобретения является повышение точности измерения расстояния между центрами интерфереционных полос путем их поворота. Для этого устройство содержит телевизионную камеру 1, блок 2 дифференцирования, блоки 3 и 4 сравнения, триггеры 5 и 19, блок 6 совпадения, компаратор 7, формирователь 8 стробоскопических импульсов, элементы И 9 и 10, ключ 11, генератор 12 импульсов, блок 13 запрета, реверсивный счетчик 14, блок 15 памяти, ЦАП 16, блок 17 поворота изображения, нуль-орган 18, ждущий мультивибратор 20 2 з.п. ф-лы, 9 ил, 1 табл. iU

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st>s Н 04 N 7/18

ГОСУДАРСТВЕ ННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) (а (21) 4466162/09 (22) 25,07.88 (46) 15.09.91. Бюл. ¹ 34 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) Ю,В.Китаев (53) 621.397(088. 8) (56) Авторское свидетельства СССР

¹ 1133698, кл. Н 04 К 7/18, 1981, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ЦЕНТРАМИ ИНТЕРФЕРЕНЦИ0HHblX ПОЛОС ИНТЕРФЕРОГРАММ (57) Изобретение относится к технике обработки изображений и может найти применение в телевизионных устройствах для

„„Я „„1677877 А1 измерения расстояния между центрами периодических структур, например интерферограмм. Целью изобретения является повышение точности измерения расстояния между центрами интерфереционных полос путем их поворота. Для этого устройство содержит телевизионную камеру 1, блок 2 дифференцирования, блоки 3 и 4 сравнения, триггеры 5 и 19, блок 6 совпадения. компаратор 7, формирователь 8 стробаскопических импульсов, элементы И 9 и 10, ключ 11, генератор 12 импульсов, блок 13 запрета, реверсивный счетчик 14, блок 15 памяти, ЦАП 16. блок 17 поворота изображения, нуль-орган 18, ждущий мультивибратор 20.

2 з.п. ф-лы, 9 ил, 1 табл.

+Ц

1677877

10

Изобретение относится к устройствам обработки изображений и мажет найти и рименение в телевизионных устройствах обработки интерферограмм, Целью изобретения является повышение точности измерения расстояния между центрами интерференционных полос.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства, на фиг.2 — временные диаграммы сигналов; на фиг,3 — схема формирователя стробов; на фиг.4 — схема блока запрета; на фиг,5 — временные диаграммы сигналов в блоке запрета, где ССИ, КСИ вЂ”.строчные и кадровые синхроимпульсы; на фиг,ба,б и 7а,б — сравнительные диаграммы, поясняющие формирование. сигнала ошибки; на фиг.8 и 9 — диаграммы сигналов режима "Грубо" и "Точно".

Устройство содержит (фиг,1) последовательно соединенные телевизионную передающую камеру 1, блок 2 дифференцирования, первый блок 3 сравнения, второй блок 4 сравнения, первыми входами соединенные с выходом блока 2 дифференцирования, а выходами соответственно — с первым и вторым входом первого триггера 5, выход которого соединен. с первым входом блока 6 совпадения, второй вход которого соединен с выходом компаратора 7, вход которого соединен с выходом блока 2 дифференцирования, причем вторые входы блоков 3 и 4 сравнения являются входами пороговых напряжений, Формирователь 8 стробов первым и вторым входами соединен с вторым и третьим выходом телевизионной передающей камеры 1, первым выходом — с первым входом первой схемы И 10. Вторые входы элементов И 9 и 10 через ключ 11 соединены с выходом генератора 12.

Выход первого блока 3 сравнения соединен с третьими входами элементов И 9 и

10 и с четвертым входом блока 13 запрета, Четвертые входы элементов И 9 и 10 соединены с первым и вторым входами блока 13 запрета, Выходы элементов И 9 и 10 соединаны соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика 14, подключенного информационными выходами через регистр 15 памяти к информационным входам цифроаналогового преобразователя

16, выход которого соединен с входом блока

17 поворота изображения и нуль-органом

18.

Нуль-орган 18 выходом соединен со счетным входом второго триггера 19, пер, вый вход которого соединен с вторым входом ключа 11, а второй выход — с третьим входом блока запрета, Первый и второй входы последнего соединены с первым и вто25

55 рым выходами формирователя 8 стробов, а пятый вход — с третьим выходом телевизионной передающей камеры 1, причем второй выход телевизионной передающей камеры 1 соединен с входом разрешения записи регистра 15 памяти и через ждущий мультивибратор 20 с третьим входом реверсивного счетчика 14.

Временная диаграмма сигналов в характретных точках устройства приведена на диаграммах фиг,2. Формирователь 8 стробов содержит генератор 21 импульсов, инвертор 22 и два канала. включающие элементы HE 23 и 24, две группы по шесть двоично-десятичных счетчиков 25 — 30 в первом канале и 31 — 36 — во втором канале.

Счетчики 25 — 27 и 31 — 33 осуществляют счет номера строки, а счетчики 28-30 и 34-36 определяют текущее значение положения стробов в зависимости от номера строки (фиг..2б).

Выходы переноса ">9" первого 25 и второго 26 счетчиков первого канала, а также первого 31 и второго 32 счетчиков второго канала соединены соответственно с суммирующими входами "+1" второго 26 и третьего 27 счетчиков первого канала и второго 32 и третьего 33 счетчиков второго канала. Информационные выходы 1,2,4,8 первого 25, второго 26 и третьего 27 счетчиков первого канала, а также первого 31, второго 32 и третьего 33 счетчиков второго канала соединены с соответствующими информационными входами 1,2,4,8 четвертого 28, пятого 39 и шестого 30 счетчиков первого канала и четвертого 34. пятого 35 и шестого 36 счетчиков второго канала соответственно. Выходы Ro первого 25 и второго 26 и третьего 27 счетчиков первого канала и первого 31, второго 32 и третьего 33 счетчиков второго канала соединены вместе и являются первым входом формирователя 8 стробов. Тактовые входы С четвертого 28, пятого 29 и шестого

30 счетчиков первого канала и четвертого

34, пятого 35 и шестого 36 счетчиков второго канала соединены вместе и подключены к выходу инвертора 22 и входу генератора 21 импульсов, а входы Ro этих счетчиков соединены с общим проводом. Выходы переноса шестого счетчика 30 первого канала и выход

">9" шестого счетчика 36 второго канала соединены через соответствующие элементы HE 23,24 соответственно с первым и вторым выходами формирователя 8 стробов.

Выходы "< 0" четвертого 28 и пятого 29 счетчика первого канала соединены с соответствующими входами пятого 29 и шестого 30 счетчиков, а выход ">9" четвертого 34 и пятого 35 счетчиков второго канала соединен с соответствующими входами "1" пятого 35

1677877

55 и шестого 36 счетчиков. Входы "+1" первого счетчика 25 первого канала и первого счетчика 34 второго канала соединены с входом инвертора 22 и являются вторым входом формирователя 8 стробов. Вход "-1" четвертого счетчика 28 первого канала соединен с входом "+1" четвертого счетчика второго канала и выходом генератора 21 импульсов, Блок 13 запрета (фиг.4) выполнен из первого и второго каналов, каждый из которых включает три инвертора 37 — 39, два R—

S-триггера 40,41, двоичный счетчик 42, формирователь 43 коротких импульсов, и элемент И-НЕ 44. Первый вход элемента

И-НЕ 44 соединен с входом "+1" двоичного счетчика 42 и является первым входом блока 13 запрета. Второй вход элемента И-HE

44 соединен с входом первого инвертора 38, входом Ro двоичного счетчика 42, а третий вход является третьим входом блока 13 запрета, Выход элемента 44 соединен с входом S второго R S-триггера 41. Выход первого инвертора 38 подключен к входу S первого R — S-триггера 40, вход R которого соединен с выходом третьего инвертора 37, вход которого является пятым входом блока

13 запрета, а выход первого R — S-триггера

40 соединен с входом С двоичного счетчика

42. Входы "1", "2", "4", "8" последнего являются входами нулевого потенциала, выход двоичного счетчика 42 через второй инвертор 39 соединен с входом R второго R-Sтриггера 41, выход которого подключен к входу формирователя 43 коротких импульсов. Его выход является вторым выходом блока 13 запрета.

Выход аналогичного формирователя коротких импульсов второго канала является первым выходом блока 13 запрета, второй и третий входы элемента 44 второго канала подключены соответственно к второму и третьему входам аналогичного элемента И—

НЕ первого канала. Вход третьего инвертора 37 второго канала соединен с входом аналогичного третьего инвертора первого канала, а первый вход аналогичного элемента И вЂ” НЕ первого канала является вторым входом блока 13 запрета.

Устройство работает следующим образом.

В плоскость фотокатода передающей трубки телевизионной камеры 1 проецируется иэображение интерференционных полос. С выхода телевизионной камеры 1 видеосигнал отделяется от постоянной составляющей в блоке 2 дифференцирования и поступает на входы первого и второго блоков 3 и 4 сравнения, где сравнивается с

40 пороговыми напряжениями+Ип и -LJn противоположных полярностей.

Импульсы с выходов блоков 3 и 4 сравнения поступают на входы первого триггера

5, формируя на его выходе импульс, пропорциональный ширинге полосы, Кроме того, с выхода блока 2 дифференцирования сигнал поступает на вход компаратора 7 на выходе которого формируется импульс, передний фронт которого соответствует переходу продифференцированного видеосигнала через нулевой уровень. Таким образом, на выходе блока 6 совпадения формируется сигнал, несущий информацию о положении центра интерференционной полосы, Работа устройства протекает в двух режимах "Грубо" и "Точно". В режиме "Грубо" и по сигналу "Пуск" на первом выходе второго триггера 19 устанавливается низкий потенциал, а на втором выходе — высокий (фиг 2гд), при этом ключ 11 закрыт, а на третий вход блока 13 запрета подается высокий потенциал, Работа блока 13 запрета синхронизируется строчными синхроимпульсами, поступающими на пятый вход, а на первый и второй входы подаются стробы (фиг.2б,в). В момент совпадения импульсов видеосигнала (фиг.2а) с соответствующим стробом на выходе блока 13 запрета формируется счетный импульс (фиг.2к). В течение одного полукадра от каждой интерференционной полосы при совпадении с соответствующим стробом формируется по одному счетному импульсу, При значительном наклоне интерференционных полос количество счетных импульсов на первом и втором выходах блока 13 запрета различно, Счетные импульсы через первую 9 и вторую 10 схемы И поступают на входы реверсивного счетчика 14, на выходе которого устанавливается в двоичном коде число, соответствующее разности счетных импульсов.

Обнуление реверсивного счетчика 14 производится коротким импульсом, формируемым ждущим мультивибратором 20, запускаемым задним фронтом КСИ. Двоичный код хранится в регистре памяти от кадра к кадру, при этом запись информации с выхода реверсивного счетчика 14 производится КСИ.

С выхода цифроаналогового преобразователя 16 постоянное напряжение той или иной полярности в зависимости от наклона интерференционных полос поступает на вход блока 17 поворота изображения. Поворот изображения отрабатывается до тех пор, пока количество счетных импульсов на входах реверсивного счетчика 14 не сравняется. В этот момент времени нулевое напряжение на выходе цифроаналогового

1677877 преобразователя 16 запускает нуль-орган

18, на выходе которого формируется импульс, поступающий на первый вход (счетный) второго триггера 19. На третий вход блока 13 запрета подается низкий потенциал, а на второй вход ключа 11 — высокий, Устройство переходит в режим "Точно".

Тактовые импульсы (фиг.2ж) с выхода генератора 12 через ключ 11 поступают на вторые входы элементов И 9 и 10. На выходах этих элементов формируются пачки импульсов (фиг.2и,к), длина которых соответствует величине перекрытия импульсов видеосигнала со стробами d3 и d2 на соответствующих строках, На фиг.2 видно, что для рассматриваемого случая перекрытия видеосигнала со стробами d> происходит на четырех строках 1 — 4, а со стробами dz — на двух строках i-2, l-1, Сигнал,рассогласования на выходе цифроаналогового преобразователя 16 через блок 17 поворота изображения доворачивает изображение до момента совпадения количества импульсов в пачках, При этом иэображение полос формируется в положении, перпендикуляр10

20 ном к строчной развертке, а импульс с выхода нуль-органа 18 переводит второй триггер

19 в режим "Грубо" для подготовки устройства к следующему циклу работы.

Формирователь 8 стробов (фиг.3) рабо- 30 тает следующим образом. После обнуления верхнего ряда счетчиков обоих каналов импульсом КСИ двоичные коды номера текущей строки поступают на информационные входы 1 2,4,8 нижнего ряда счетчиков обоих 35 каналов соответственно. При этом нижний ряд счетчиков первого канала работает на вычитание, поэтому задержка импульса перекоса, т.е. строба d> на выходе "<О" шестого счетчика 30 первого канала растет 40 пропорционально номеру строки (фиг.2б), Нижний ряд счетчиков второго канала работает на сложение, поэтому задержка строба

dg на выходе ">9" шестого счетчика 36 второго канала уменьшается, пропорциональ- 45 но номеру строки (фиг,2в).

Генератор 21 импульсов фазируется импульсами ССИ с выхода инвертора 22. Частота повторения импульсов с выхода генератора 21 импульсов пропорциональна 50 и (где и — число полезных строк изображе2 ния).

Работу блока 13 запрета рассмотрим для второго канала, на вход 1 которого поступает строб d1. Стробы 01 поступают на 55 второй канал и наоборот для того, чтобы обеспечить одинаковый знак разности счетных импульсов на выходах элементов И 9 и

10 в режиме "Грубо" по отношению к режиму "Точно". B исходном положении на выходе второго R — S-триггера 41 установлен высокий потенциал (фиг.5е). 8 момент совпадения строба d> и видеосигнала на выходе схемы И-НЕ 44 на входах S второго триггера

R — S 41 подается импульс отрицательной полярности, формируя на его выходе отрицательный перепад, На выходе формирователя 43 коротких импульсов формируется счетный импульс отрицательной полярности (фиг.5ж,и и фиг.8), Дальнейшие моменты совпадения строба d> и видеосигнала не приводят к срабатыванию двоичного счетчика 42, так как он сбрасывается видеосигналом по входу Ro

При двукратном и более пропадании видеосигнала в зоне действия строба (фиг.5б) на выходе первого R — S-триггера 40 (фиг.5г) возникает высокий потенциал, который при отсутствии импульсов по входу "+1" разблокирует двоичный счетчик 42, считывающий до двух по входу "+1", и импульсом положительной полярности с выхода "2" через второй инвертор 39 переводит второй

R — S-триггер 41 в исходное состояние (фиг,5ж). Первый импульс видеосигнала от следующей интерференционной полосы (фиг.5б), совпавший со стробом d> (фиг.5в), переводит второй R-S-триггер 41 в другое состояние, формируя следующий счетный импульс (фиг.5ж), Аналогично работает первый канал d>.

На фиг.8 и 9 приведены дополнительные диаграммы, характеризующие работу устройства в режимах "Грубо" и "Точно".

Конструктивно устройство выполнено в виде оптико-механического и электронного узлов, Оптико-механический узел состоит из блока 17 поворота иэображения, выполненного на основе электромеханического привода и оптической системы, включающий призму Дове.

Использование изобретения позволяет повысить точность измерения расстояния между центрами интерференционных полос за счет учета их наклона относительно направления строчной развертки телевизионной передающей камеры 1. Данные по повышению точности измерения можно получить, сравнивая фиг.6 и 7. На этих фигурах схематически показана интерференционная полоса шириной lo, расположенная с углом наклона д относительно прямоугольника, образованного растром телевизионной трубки со сторонами, имеющими (г) отношение сторон 3:4, На фиг,7 — 1 91 и (2)

16 — проекции пересечения границ полосы

lo с линиями стробов d1 и бг, причем е — угол

1677877

2) между линиями стробов. На фиг.6 — 1 1ю1 проекция пересечения полосы Io с линией визирования, причем для данного случая я = О. Как видно иэ фиг.6 — 1, относительная величина

f>) (д) =$С(д) =F1(d) и

h,1 =F1(d) — F1(O) =Г1(д) — 1, График функции F1(д) приведен на фиг.6-2. Аналогично можно получить функ. цию

)2) 2)

1 11 $ С(д 6 )

- s с (д+е ) = г2(д) и

h2 = F2(д) — F2(0), График функции F2(д ) приведен на фиг,7 — 2.

Расчетные значения величин h1 и

6д приведены в таблице при е/2 = 36,87О.

Из таблицы видно, что при одинаковом управляющем сигнале, например h = 6 10 отн.ед., обеспечивается разная точность установки интерференционной полосы: д =0,02 при hp =6,5410 отн,ед.; д =2,0 при h1 =6,110 отн.ед.

Формула изобретения

1, Устройство для измерения расстояния между центрами интерференционных полос, интерферограмм, содержащее передающую телевизионную камеру, первый вход которого соединен с входом блока дифференцирования, выход которого соединен с первыми входами первого, второго и третьего блоков сравнения, вторые входы которых являются входами пороговых напряжений, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входами первого триггера и вторым входом блока совпадения, выход первого триггера соединен с первым входом блока совпадения, выход которого является выходом устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем изменения положения интерферограммы, введены блок поворота интерферограммы, оптически связанного с телевизионной камерой, генератор импульсов, ключ, первый и второй . элементы И, реверсивный счетчик, регистр памяти, ждущий мульти вибратор, цифроаналоговый преобразователь, нуль-орган, второй триггер, блок запрета, формирователь стробов, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым и третьим выходами телевизионной камеры, являющимися выходами кадровых и строчных синхроимпульсов, причем первый выход формирователя стробов соединены с первыми входами первого элемента И и блока запрета, а второй выход — с первым вхо5 дом второго элемента И и вторым входом блока запрета, вторые входы элементов И через ключ соединены с выходом генератора импульсов, третьи входы элементов И соединены с выходом первого блока сравне10 ния, а четвертые входы элементов И вЂ” соответственно с первым и вторым выходами блока запрета, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами реверсивного

15 счетчика, выход которого через последовательно соединенные регистр памяти и цифроаналоговый преобразователь подключен к входам блока поворота изображения интерферограммы и нуль-органа, выход кото20 рого соединен с первым входом второго триггера, первый выход которого соединен с вторым входом ключа, а второй выход — с третьим входом блока запрета, четвертый вход которого соединен с выходом первого

25 блока сравнения. а пятый — с третьим выходом передающей телевизионной камеры, причем второй вход второго триггера является входом пускового сигнала, а второй выход телевизионной передающей камеры

30 соединен с входом разрешения записи регистра памяти и через ждущий мультивибратор с третьим входом реверсивного счетчика.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е35 с я тем, что блок запрета состоит из первого и второго каналов, каждый из которых включает первый, второй и третий инверторы, первый и второй R — S-триггеры, двоичный счетчик, формирователь коротких импуль40 сов и элемент И, причем в каждом канале первый вход элемента И соединен с входом

"+1" двоичного счетчика и является первым входом блока запрета, второй вход соединен с входом первого инвертора и Ro-вхо45 дом двоичного счетчика, а третий вход является третьим входом блока запрета, выход элемента И соединен с S-входом второго R— - S-триггера, а выход первого инвертора подключен к S-входу первого R-S-триггера, 50 R-вход которого соединен с выходом третьего инвертора, вход которого является пятым входом блока запрета, а выход первого

R — S-триггера соединен с С-входом двоичного счетчика, причем входы "1", "2", "4", "8"

55 последнего являются входами нулевого потенциала, выход двоичного счетчика через второй инвертор соединен с R-входом второго R — S-триггера. выход которого подключен к входу формирователя коротких импульсов, причем выход формирователя

1677877

12 коротких импульсов второго канала является вторым выходом блока запрета, выход формирователя коротких импульсов первого канала является первым выводом блока запрета; второй и третий входы элемента И 5 второго канала подключены соответственно к второму и третьему входам элемента И первого канала, вход третьего инвертора второго канала соединен с входом третьего инвертора первого канала, а первый вход 10 элемента И первого канала является вторым входом блока запрета, 3, Устройство по п.1, о.т л и ч а ю щ е ес я тем, что формирователь стробов содержит генератор импульсов, инвертор и два 15 канала, каждый из которых включает элемент НЕ и шесть двоична-десятичных счетчиков, причем в каждом канале выходы ">9" первого и второго счетчиков соединены с входами "+1" второго и третьего счетчиков 20 соответственно, выходы "1", "2", "4", "8" первого, второго и третьего счетчиков соединены с входами "1", "2", "4", "8" четвертого, пятого и шестого счетчиков соответственно, Ro-входы первого, второго 25 и третьего счетчиков соединены между собой и являются первым входом формирователя стробов, С-входы счетчиков четвертого, пятого и шесто;о соединены между собой, а их Ro-входы подключены к общему проводу, причем Во-входы первого, второго и третьего счетчиков соединены с одноименными входами аналогичных счетчиков второго канала, выводы "<О" четвертого и пятого счетчиков первого канала соединены соответственно с входами "-1" пятого и шестого счетчика, а выход "<О" шестого счетчика первого канала через элемент НЕ соединен с первым выходом формирователя стробов, входы "+1" первых счетчиков обоих каналов соединены и являются вторым входом формирователя стробов, вход

"-1" четвертого счетчика первого канала соединен с входом "+1" четвертого счетчика второго канала и выходом генератора импульсов, вход которого соединен с С-входами четвертого, пятого и шестого счетчиков обоих каналов и выходом инвертора, вход которого соединен с вторым входом формирователя стробов, выходы ">9" четвертого и пятого счетчиков выторого канала соединены с входами "+1" пятого и шестого счетчиков этого канала соответственно, а выход "ъ9" шестого НЕ соединен с вторым выходом формирователя стробов, пп„грездо

1677877

„пчально

1677877

1677877

Х

8 г д е

1677877

1677877 а)Б auuurre

0)6 НОЧОЛЕ