Устройство для измерения координат объекта

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) (sl)s Н 04 N 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

М1"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 (Л )> (21) 4781315/09 (22) 09.01.90 (46) 30.05.92, Бюл. ¹ 20 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) В. В. Гладков, Б. H. Павлов, Н. П. Лытов и В. Г, Раковский (53) 621.397(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 603151, кл. Н 04 N 7/18, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к телевизионной измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения пространственных координат.

Устройство для измерения координат объекта содержит датчик импульсов 1, две телевизионные камеры 2 и 3, два канала поиска

Изобретение относится к телевизионной измерительной технике и может быть использовано для измерения координат. объектов в пространстве.

Известно устройство для измерения координат объекта, которое содержит телевизионную (ТВ) камеру, блок обработки видеосигнала, генератор строба, видеоконтрольное устройство (ВКУ), второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами генератора горизонтальной линии перекрестия и генератора вертикальной линии перекрестия, с выходом полного видеосигнала ТВ камеры, первый и второй синхронизирующие выходы поправок 4.1 и 4.2, каждый из которых содержит компаратор 5 и блок памяти поправок 6, дешифратор периферийного поля 7, логический блок 8, блок симметричного размножения координатных сигналов 9, блок памяти координат реперов 10, блок центровки начала отсчета 11 и блок задачи вида симметрии 12, а также элемент И 13, блок измерения ТВ координат объекта 14, ВКУ

15, блок выбора данных 16, блок сумматоров

17, коммутатор 18 и блок вычисления пространственных координат объекта 19, Повышение точности измерения достигается за счет имитации реперов при симметричном размножении координатных сигналов одноименным блоком и блоком задачи вида симметрии, а также выбором трех более точных координатных сигналов с помощью блока выбора данных и коммутатора. 1 ил. которой подключены к входам соответственно первого и второго элементов задержки, первые выходы каждого из которых подключены соответственно ко входам генератора вертикальной линии перекрестия и генератора горизонтальной линии перекрестия, а вторые выходы подключены к первым входам соответственно схемы выделения координаты Х и схемы выделения координаты Y. Вторые входы схем выделения координат Х и Y соединены соответственно со вторым и третьим выходам блока обработки видеосигнала, а их выходы подключены к первым входам соответственно выходного элемента X и выходного элемен1737754 та У, вторые выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входам генератора строба, причем, первые выходы являются соответственно выходами Х и Y устройства. Устройство работает следующим образом. С выходов передающей ТВ камеры в устройство поступают полный (составной) видеосигнал, используемый для отображения объекта на экране ВКУ, а также строчные и кадровые синхронизирующие импульсы (соответственно, ССИ и КСИ).

Синхроимпульсы (ССИ и КСИ) задерживаются по времени соответственно первым и вторым элементами задержки, представляющими собой ждущие мультивибраторы.

Генераторы вертикальной и горизонтальной линий перекрестия запускаются соответственно задержанными строчным и кадровым синхроимпульсами, Положение вертикальной и горизонтальной линий перекрестия устанавливается путем регулировки задержки синхроимпульсов, Изображение перекрес ия выводится на

ВКУ, Данные о положении объекта определяются за счет привязки видеосигнала к координатам растра путем измерения промежутка времени между началом каждого кадра и каждой строки и началом видеоимпульса. Эта привязка по Х и по Y осуществляется соответствующей схемой выделения координат Х или У, При этом, на выходных элементах Х и Y фиксируется временной интервал между соответствующим синхроимпульсом и обработанным видеоимпульсом объекта. Блок обработки видеоинформации осуществляет усиление видеосигнала, устранение нежелательных фоновых сигналов, пороговую обработку видеосигнала. Генератор строба вырабатывает бланкирующие импульсы, синхронизированные с видеосигналом, что позволяет исключить ложные объекты. Таким образом на выходе устройства вырабатываются сигналы, характеризующие положение объекта на ТВ-растре, другими словами ТВ-координаты Х и Y объекта. Это устройство без дополнительной информации, например, о дальности объекта, не позволяет определить его пространственные координаты. Для решения поставленной задачи можно использовать два таких устройства, разнеся ТВ-камеры в пространстве и направив на объект. Полученные при этом

ТВ-координаты объекта могут быть использованы для вычисления его пространственных координат. При этом, нужно знать положение ТВ-камер в заданной прямоугольной системе координат, направленных их оптических осей в пространстве, ТВ-координаты центра проектирования, 5

55 угол наклона фотокатода и фокусное расстояние ТВ-камер. Погрешности в определении указанных выше параметров, так же как нелинейность телевизионного тракта преобразования изображения, оказывают существенное влияние на точность вычисления пространственных координат объекта и могут быть скомпенсированы только при эффективном использовании информации о пространственных реперах. Однако, в известном устройстве отсутствует привязка к реперам и компенсация нелинейных координатных искажений ТВ-тракта, что приводит к низкой точности измерения координат объекта.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения координат объекта, которое содержит две TB-камеры, выход видеосигнала каждой из которых подключен соответственно к первому и второму входам ВКУ, блок вычисления пространственных координат объекта и датчик импульсов, выход которого соединен с первым входом блока измерения ТВ-координат объекта, Здесь произведено укрупнение блоков, так селектор импульсов, счетчики импульсов и блок управления объединены в блок измерения ТВ-координат объекта, а блоки памяти и вычислительный блок объединены в блок вычисления пространственных координат объекта. Данное устройство работает следующим образом. В устройстве использованы две ТВ-камеры, направленные на объект. В процессе сканирования изображения объекта с выходов каждой из

ТВ-камер на соответствующие входы ВКУ поступают видеосигналы (ВС), которые позволяют наблюдать исследуемые изображения. Для визуальной ориентации в этих изображениях формируется пространственная решетка. Ее формирование происходит с помощью сигналов подсвета, поступающих с соответствующих выходов датчика импульсов. Измерение ТВ-координат объекта производится соответствующим блоком путем совмещения измерительной метки сначала с точкой начала отсчета, а затем с изображением объекта, Эти метки соответствуют командным импульсам вырабатываемым блоком управления, входящим в блок измерения ТВ-координат объекта, Командные импульсы получают путем задержки КСИ и ССИ в блоке управления. Командные импульсы управляют селектором импульсов, на вход которого поступает видеосигнал пространственной решетки. Счетчики импульсов подсчитывают число импульсов соответствующей последовательности в промежутках между командными импульса1737754

30

40

50

55 ми и выдают ТВ-координаты Х, Y, Z объекта.

Блок вычисления пространственных координат объекта, состоящий, например, из трех блоков памяти, умножает ТВ-координаты объекта на соответствующие коэффициенты, что необходимо при переходе к пространственным координатам объекта.

Существенным недостатком данного устройства является низкая точность измерения пространственных координат объекта. Это обусловлено тем, что определение

ТВ-координатобъекта путем подсчета числа импульсов решетки, либо других аналогичных тактовых импульсов не устраняет влияния геометрических искажений, имеющих место в тракте преобразования изображения, а данные искажения на краю экрана могут составлять 15 — 20;ь от размера экрана. Таким образом, масштабный коэффициент, на который домножаются

ТВ-координаты, должен изменяться нелинейным образом, при переходе от измерений в центре экрана к его краям, Такое изменение масштабного коэффициента в прототипе не реализовано, что существенно понижает точность измерения пространственных координат объекта. С другой стороны, измерительная решетка должна определяться относительным расположением ТВ-камер, направлением их оптических осей, поворотами фотокатодов относительно заданной системы координат и при известном математическом законе ее формирования должна быть привязана к центрам "правого" и "левого" изображений.

Отсутствие такого рода привязок в прототипе дополнительно понижает точность измерения пространственных координат объекта. Кроме того, в прототипе невозможно использовать пространственные реперы, расположенные за зоной измерений, например такие; которые видны одной.ТВкамерой и не видны другой. Это существенно ограничивает набор реперов и не позволяет с их попом щью уточнять ТВ-координаты объекта. Таким образом, прототип обеспечивает невысокую точность измерения координат объекта.

Цель изобретения — повышение точности измерения координат объекта.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство, содержащее две TBкамеры, первые выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами видеоконтрольного устройства (ВКУ), блок вычисления пространственных координат объекта и датчик импульсов, выход которого соединен с первым входом блока измерения ТВ координат объекта, введены по отношению к прототипу два идентичных канала поиска поправок, блок сумматоров, коммутатор, первые четыре входа которого соединены с четырьмя выходами блока сумматоров, а три выхода — соединены с тремя входами блока вычисления пространственных координат объекта, три выхода которого являются выходами устройства для измерения координат объекта, блок выбора данных, выход которого соединен соответственно с пятым входом коммутатора и четвертым входом блока вычисления пространственных координат объекта и элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с первыми выходами первого и второго каналов поиска поправок, вторые выходы которых соединены с первым и вторым входами блока выбора данных, третий и четвертый входы которого соединены с третьим и четвертым выходами первого канала поиска поправок, пятый и шестой входы соединены с третьим и четвертым выходами второго канала поиска поправок, а седьмой вход блока выбора данных соединен с первыми входами каждого канала поиска поправок и с первым выходом блока измерения ТВ-координат объекта, второй и третий выходы которого соединены с третьим и четвертым входами

ВКУ, четвертый и пятый выходы соединены с вторым и третьим входами первого канала поиска поправок и первым и вторым входами блока сумматоров, третий и четвертый входы которого соединены с вторым и третьим входами второго канала поиска поправок и шестым и седьмым выходами блока измерения ТВ координат объекта, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы которого соединены соответственно со вторым выходом датчика импульсов, вторым и третьим выходами первой ТВ-камеры, и вторым и третьим выходами второй ТВ-камеры, второй выход которой соединен также с первым входом датчика импульсов, второй вход которого соединен с вторым выходом второй ТВ-камеры, а также пятый и шестой выходы первого канала поиска. поправок соединены соответственно с пятым и шестым входами блока сумматоров, седьмой и восьмой входы которого соединены с пятым и шестым выходами второго канала поиска поправок, пятый и шестой входы блока вычисления пространственных координат объекта соединены соответственно с. выходом элемента И и первым выходом блока измерения ТВ-координат объекта, при этом каждый канал поиска поправок содержит блок центровки начала отсчета, первый и второй входы которого являются вторым и третьим входами канала поиска поправок, первый выход соединен с первыми входами дешиф1737754 ратора периферийного поля и блока симметричного размножения координатных сигналов, второй вход которого соединен с вторым выходом -блока центровки начала отсчета и вторым входом дешифратора периферийного поля, выход которого является вторым выходом канала поиска поправок и соединен с первыми входами логического блока и блока памяти координат реперов, второй вход которого соединен с вторым входом логического блока, первым входом блока памяти поправок и выходом компаратора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом блока симметричного размножения координатных сигналов и первым выходом блока памяти координат реперов, второй и третий выходы которого соединены соответственно с вторым входом блока памяти поправок и первым входом блока задачи вида симметрии, второй вход которого является первым входом канала поиска поправок и соединен с третьими входами блока памяти координат реперов, блока памяти поправок и логического блока, четвертый вход которого является четвертым выходом канала поиска поправок и соединен с четвертым входом блока памяти координат реперов и первым выходом блока задачи вида симметрии, второй вход которого является третьим выходом канала поиска поправок и соединен с пятым входом блока памяти координат реперов, третий выход блока задачи вида симметрии соединен с третьим входом блока симметричного размножения координатных сигналов, а первый и второй выходы блока памяти поправок являются пятым и шестым выходами канала поиска поправок, первым выходом которого является выход логического блока. Для устранения недостатков, присущих прототипу, в предлагаемом устройстве осуществляется поиск поправок для ТВ-координат объектов, расположенных вне центральной зоны растра при жесткой привязке к пространственным реперам. Для этого в каждый канал поиска поправок устройства введены блок центровки начала отсчета, дешифратор периферийного поля, компаратор, блок памяти поправок, блок памяти координат реперов и соответствующие связи между этими блоками в каждом из каналов и другими блоками устройства. При нахождении изображения объекта (его характерной точки) в периферийной зоне растра, когда требуется корректировка ТВ-координат, в компараторе осуществляется сравнение ТВ-координат реперов с ТВ-координатами объекта, если разность между значениями этих координат по оси х и по оси у меньше заданной, то блок

55 памяти поправок выдает их на первый и второй выходы, что приводит к корректировке ТВ-координат объекта блоком сумматоров. Жесткая привязка значений поправок к пространственным координатам X, Y, Z реперов периферийной зоны растра осуществляется таким образом, что при известных калибровочных коэффициентах б;, Ь, cj, dj, где i = 1, 3, по выражениям для центрального проектирования а> X+ b> Y +c< Z+ d1 азX+Ьз Y+сз2+бз а2 X + Ь2 Y + с2 2 + d2 азX+Ьз Y+сзZ+бз (1) вычисляют телевизионные координаты реперов, и разность между измеренными и вычисленными ТВ-координатами для каждого из реперов записывают с заданной последовательности в блок памяти поправок.

Предлагаемое устройство может использовать реперы, находящиеся вне зоны измерения, что приводит к увеличению числа используемых реперов, Те же самые калибровочные коэффициенты используются затем блоком вычисления пространственных координат объекта, что при уточнении ТВкоординат обеспечивает высокую точность вычислений в заданной прямоугольной системе координат. Введение в устройство блока симметричного размножения координатных сигналов и блока задачи вида симметрии и соответствующих связей позволяет при известном характере геометрических искажений ввести поправки к ТВкоординатам, если симметрично изображению объекта в заданной окрестности присутствует изображение репера, Такая процедура, выполняемая устройством, равносильна введению дополнительных реперов, Использование в предлагаемом устройстве блока выбора данных совместно с коммутатором и соответствующими связями позволяет выбирать их четырех ТВ-координат объекта, поступающих с двух

ТВ-камер, три необходимые для расчета кода координат в зависимости от того, произошло ли уточнение ТВ-координаты объекта первым или вторым каналом и от степени достоверности поправки, то есть от того какой репер основной или дополнительный использован при введении поправки. Таким образом, введение поправок для телевизионных координат периферийной зоны растра при жесткой привязке к пространственным реперам значений поправок, использование реперов, находящихся вне зоны изменений, имитация реперов при симметричном размножении координатных сигналов, выбор трех более точных коорди- .

1737754

5

40

50 натных сигналов из двух пар сигналов TBкоординат объекта приводят к повышению точности устройства, На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения координат объекта.

Устройство для измерения координат объекта содержит датчик 1 импульсов, первую и вторую ТВ-камеры 2 и 3, первый и второй каналы 4,1 и 4.2 поиска поправок, каждый из которых содержит компаратор 5 блок 6 памяти поправок, дешифратор 7 периферийного поля, логический блок 8, блок

9 симметричного размножения координатных сигналов, блок 10 памяти координат реперов, блок 11 центровки начала отсчета и блок 12 задачи вида симметрии, а также элемент 13 И, блок 14 измерения ТВ-координат объекта, видеоконтрольное устройство (ВКУ) 15, блок 16 выбора данных, блок 17 сумматоров, коммутатор 18 и блок 19 вычисления пространственных координат объекта. При этом, первые выходы ТВ-камер 2 и 3 соединены соответственно с первым и вторым входами ВКУ 15, выход датчика 1 соединен с первым входом блока 14, первые четыре входа коммутатора 18 соединены с четырьмя выходами блока 17, а три выхода соединены с тремя входами блока 19, три выхода которого являются выходами устройства.для измерения координат объекта; выход блока 16 соединен соответственно с пятым входом коммутатора 18 и четвертым входом блока 19. Первый и второй входы элемента И 13 соединены соответственно с первыми выходами каналов 4.1 и 4.2, вторые выходы которых соединены с первым и вторым входом блока 16, третий и четвертый входы которого соединены с третьим и четвертым выходами канала 4.1, пятый и шестой входы соединены с третьим и четвертым выходами канала 4.2, а.седьмой вход блока

16 соединен с первыми входами каждого канал 4;1 и 4.2 и с первым выходом блока 14, второй и третий выходы которого соединены с третьим и четвертым входами ВКУ 15, четвертый и пятый выходы соединены с вторым и третьим входами канала 4.1 и первым и вторым входами блока 17, третий и четвертый входы которого соединены с вторым и третьим входами канала 4.2 и шестым и седьмым выходами блока 14, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с вторым выходом датчика 1, вторым и третьим выходами первой ТВ-камеры 2, и вторым и третьим выходами второй ТВ-камеры 3, второй выход которой соединен также с первым входом датчика 1, второй вход которого соединен с вторым выходом второй ТВ-камеры 3, а также пятый и шестой выходы канала 4.1 соединены соответственно с пятым и шестым входами блока 17, седьмой и восьмой входы которого соединены с пятым и шестым выходами канала 4.2, пятый и шестой входы блока 19 соединены соответственно с выходом элемента И 13 и первым выходом блока 14. Первый и второй входы блока 11 являются вторым и третьим входами для каждого канала 4 поиска поправок, причем первый выход блока 11 соединен с первыми входами дешифратора 7 и блока 9, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 11 и вторым входом дешифратора 7, выход которого является вторым выходом канала 4 и соединен с первыми входами блока 8 и блока 10, второй вход которого соединен с вторым входом блока

8, первым входом блока 6 и выходом компаратора 5, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом блока 9 и первым выходом блока 10, второй и третий выходы которого соединены соответственно с вторым входом блока 6 и первым входом блока 12, второй вход которого является первым входом канала 4 и соединен с третьими входами блоков 6, 8 и 10. Четвертый вход блока 8 является четвертым выходом канала 4 и соединен с четвертым входом блока 10 и первым выходом блока

12, второй выход которого является третьим выходом канала 4 и соединен с пятым входом блока 10, третий выход блока 12 соединен с третьим входом блока 9, а первый и второй выходы блока 6 являются пятым и шестым выходами канала 4, первым выходом которого является выход блока 8.

Устройство работает следующим образом. Для измерения пространственных.координат объекта в прямоугольной системе координат в устройстве использованы две направленные на объект и откалиброванные ТВ-камеры 2 и 3. В процессе сканирования изображения объекта с выходов каждой из TB-камер 2 и 3 в устройство поступает видеосигнал (ВС), а также кадровые и строчные синхроимпульсы (КСИ и ССИ).

ССИ используются датчиком 1 импульсов для запуска двух генераторов тактовых импульсов (ТИ), формирующих две последовательности импульсов с частотой 12,5 МГц каждая. ТИ, ССИ и КСИ используются блоком 14 измерения ТВ-координат объекта для синхронного формирования импульсов подсвета перекрестий на экранах ВКУ каждого из каналов наблюдения за объектом.

Импульсы подсвета поступают на соответствующие видеовыходы двух ВКУ видеоконтрольного блока 15.. Управление положением перекрестий на ТВ-изображе,1737754

12 линии перекрестия и число ССИ от начала кадра до горизонтальной линии перекрестия, и выдает их в виде девяти разрядных двоичных кодов на сигнальные выходы блока 14. Перекрестия устанавливаются операторами в точках изображения, соответствующих характерной точке объекта наблюдения, пространственные координаты которой следует вычислить, Лосле совмещения перекрестий с объектом наблюдения, на первом выходе блока 14 формируется сигнал логической "1", который устанавливает блоки устройства в исходное состояние. Коды ТВ-координат с четырех сигнальных выходов блока 14 поступают одновременно соответственно на входы блоков 11 центровки начала отсчета каналов

4.1 и 4,2 поиска поправок. Блоки 11 осуществляют пересчет телевизионных координат центров перекрестий относительно центра ТВ-растра, который определяется, например, путем совмещения перекрестий с центрами экранов ВКУ. Если х и у-исходные ТВ-координаты, хц и уц — координаты центра в исходной системе отсчета, то после пересчета получаем новые координаты изображений характерной точки х = х — хц и у

= уц — у. В блоке 11 отрицательные значения хц и уц записаны в дополнительном коде, и операция вычитания заменена на сложение с дальнейшим преобразованием чисел в прямой код и инвертированием знакового разряда координаты у. Пересчитанные таким образом ТВ-координаты анализируются дешифратором 7 периферийного поля на предмет выхода изображения объекта за пределы центральной зоны, Внутри центральной зоны погрешность измерения TBкоординат считается допустимой. Вне зоны необходимо уточнить координаты, т.е, внести поправку. В этом случае на выходе дешифратора 7 формируется сигнал логической "1", который инициирует поиск ближайшего репера и введение поправки, существенно повышающей точность вычисления пространственных координат объекта. Однако набор реперов может оказаться недостаточным, поэтому в устройство введены блоки 9 и 12, которые, не изменяя бибилиотеки реперов, преобразуют координатные сигналы таким образом, что имитируют дополнительные (искусственные) реперы. Для этого координатные сигналы

55 нии осуществляется путем измерения времени задержки импульсов подсвета перекрестия в каждой строке по отношению к

ССИ и в каждом кадре по отношению к КСИ.

Блок 14 оценивает эти задержки в цифро- 5 вом виде, подсчитывая соответственно число ТИ от начала строки до вертикальной проходят через блок 9, в котором по командам с блока 12 задачи вида симметрии возможно изменение знакового разряда какой-либо или обоих координат, В исходном состоянии на сигнальном выходе блока 16 вырабатывается двухразрядный двоичный сигнал 00. При этом координатные сигналы проходят блок 9 без изменений и в виде одного 18-разрядного слова поступают на компаратор 5. В компараторе 5 происходит вычитание соответственно координатных сигналов х и у и ТВ-координат реперов, которые хранятся в блоке 10 в дополнительном коде и поступают на второй вход компаратора 5. Использование дополнительного кода позволяет выполнить операцию вычитания с помощью сумматоров. Сравнение кодов TB-координат происходит с заданным допуском, реализованным отключением соответствующих выходов сумматоров. Таким образом, в устройстве имеется возможность менять размеры окрестности изображения объекта внутри которой поправка, соответствующая ближайшему реперу, обеспечивает требумую точность вычисления пространственных координат объекта. Если расстояние между объектом и репером меньше заданного то старшие разряды разности их ТВ-координат обращаются в ноль и на выходе компаратора 5 появляется сигнал логической "1". По этому сигналу блок 10 прекращает перебор библиотеки реперов, адрес найденного ближайшего репера записывается в регистре блока 6 и из ПЗУ блока 6 на его первый и второй выходы выдаются в дополнительном коде значения поправок, соответствующие данному реперу, Вычисление значений поправок осуществляется на этапе калибровки устройства. В основу калибровки положены выражения для центрального проектирования преобразования (1). Тогда по известным пространственным координатам Х, Y, Z шести реперов и их

ТВ-координатам х, у определены коэффициенты а>, Ь1, с>, Ф, бг, Ьг; cz, dz, аз, Ьз, сз, бз преобразования. Для сведения к минимуму погреш ности вычисления пространственных координат объекта данные шесть реперов выбираются так, чтобы их.изображения находились в центральной зоне ТВ-растров первой и второй ТВ-камер, Для остальных реперов, ТВ-координаты которых находятся вне заданной центральной зоны, в соответствии с (1) Ro их пространственным координатам вычисляют ТВ-координаты и разность между измеренными и вычисленными ТВ-координатами для каждого из реперов записывают в заданной последовательности в дополнительном ко13

1737754

14 де в блоке 6 первого и второго каналов поиска поправок. В той же последовательности в дополнительном коде в запоминающее устройство блоков 10 первого и второго каналов записываются измеренные ТВ-координаты периферийных реперов. Таким образом, обеспечивается жесткая привязка ТВ-координат изображения объекта к пространственным координатам реперов. В том случае, когда поблизости от изображения объекта не оказалось соответствующего репера, блок 10 по завершении перебора библиотеки реперов выдает на управляющем выходе сигнал логической "1", что указывает блоку 12 на необходимость форм и рова ния других управляющих сигналов и сигналов перезапуска для повторных проходов библиотеки реперов. Сигналы перезапуска формируются на втором выходе блока 12 с началом формирования очередного кода. Любой код из предлагаемого набора может быть исключен по желанию оператора переключением режимов блока 12. Также предусмотрена возможность управления прекращением поиска реперов после формирования лбюго из кодов, Каждый из кодов, формируемый на выходе блока 12, соответствует тому или иному симметричному перемещению объекта на поле изображения. При сигнале О, 1 осуществляется преобразование относительно оси х-ов. При сигнале — 1, 0 — относительно оси у-ов. При сигнале 1, 1 осуществляется симметричное перемещение изображения характерной точки по диагонали относительно центра экрана. Такое преобразование позволяет уточнить TB-координаты точек, около которых не обнаружено реперов, учитывая симметричный характер геометрических искажений ТВ-растра. Так, если известен тип искажений, то блок 12 вида симметрии сформирует необходимую последовательность управляющих сигналов, Подушкообразные и бочкообразные искажения требуютдвух проходов библиотеки реперов при кодах 01 и 10. Трапецеидальные искажения прохода при коде 10 (симметрия относительно оси у-ов). При S-образных искажениях будет сформирован код 11. Если после рассмотренных выше проходов библиотеки реперов не обнаружен ближайший, то на первом выходе блока 12 формируется сигнал логической "1". Поправки, сформированные на выходах блока 6, поступают из каналов 4,1 и 4,2 поиска поправок соответственно на выходы блока 17 сумматоров, где вычитаются из измеренных ТВкоординат объекта. Откорректированные таким образом ТВ-координаты объекта моDx=

Dy=

DzD20

55 гут быть использованы для вычисления пространственных координат объекта в соответствии с выражениями

Х= — "; Y= ; Z= —, D 0 D (о1 x1) (Ь1 Ьзх1) (c1 сзх1) (с12 — у1) (Ьг — Ьзу1) (сг — сзу1) (б 1 x2) (Ь 1 Ь Зх2) (С1 Сзх2) (а 1 азх1) (о 1 х1) (с1 сзх1) (а(— з)у1) (d2 у1) (с2 сзу1) (а 1. а зх2) {d 2 х2) (с 1 с зх2) (а1 — азх1) (Ьг — Ьзх1) (ог-х1) (аг-азуг) (Ьг —,Ьзу1) (d2 —,у1) (а 1 — азх2) (Ь 1 — Ьзх2) (с31 — хг) (а1 — азх1) (Ь1 — Ьзх1) (с1 —.сзх1) (а — азр) (Ьг — Ьзу1) (сг — сзу1 (а1 а зхг) (Ь1 — Ь зхг) (с1 — сзхг)

О нако как ви но и н

А д, 3 да ных выражений, поступающая информация избыточна.

Выбор в устройстве из четырех ТВ-координатных сигналов трех, необходимых для расчета пространственных координат обьекта, осуществляется коммутатором 18 и блоком 16 выбора данных с учетом результатов поиска ближайшего репера или переключателями блока 16 по желанию оператора. Для этого на входы блока 16 каналов 4.1 и 4.2 подаются сигналы с выхода дешифраторов 7 и с первого и второго выходов блока 12. Блок 16 запоминает эти сигналы и декодирует их таким образом; что отдается предпочтение координатным сигналам той TB-камеры, у которой соответственно с тремя. парами управляющих сигналов изображение. объекта находится в центральной зоне растра; при поиске реперов удалось обойтись без использования искусственных реперов; был найден репер и введена поправка, Коммутатор 18 в соответстви с управляющим сигналом 16 пропускаЕт два координатных сигнала от той камеры, которой отдается предпочтение, и один от другой камеры, Кроме того, этот двухразрядный сигнал поступает на четвертый вход блока 19 вычисления пространственных координат объекта, что изменяет алгоритм вычисления координат в соответствии с набором исходных сигнала. Блок 19 представляет собой специализированный вычислитель, например, микропрограммный автомат, который устанавливается в исходное состояние и запускается управляющим сигналом с первого выхоа блока 14. После запуска блок переходит в режим ожидания запроса на выполнение вычислительной программы. Этот запрос поступает на пятый вход блока 19 с выхода элемента И 13, когда завершается работа каналов 4.1 и 4.2. Это происходит в том

1737754

5

35

55 случае, если на выходе логических блоков 8 обоих каналов вырабатываются сигналы логической "1", что соответствует поступлению на соответствующие входы этих блоков либо сигнала логического "0" с выхода дешифратора 7, либо сигнала сравнения с выхода компаратора 5, либо сигнала завершения поиска реперов с второго выхода блока 12. По завершению выполнения расчетной программы, блок 19 выдает на свои выходы значения пространственных координат объекта Х, Y, Z. В результате рассмотренной обработки сигналов изображения благодаря введению поправок для ТВ-координат периферийной зоны растра при жес ткой привязке .к пространственным реперам, возможности использования дополнительных реперов, находящихся вне зоны измерений, симметричному размножению координатных сигналов, что равносильно введению дополнительных реперов, выбору трех более точных координатных сигналов из двух пар сигналов ТВ-координат объекта в устройстве повышена точность вычисления пространственных координат объекта.

Формула изобретения

Устройство для измерения координат объекта, содержащее две телевизионные камеры, первые выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами видеоконтрольного устройства (ВКУ), блок вычисления пространственных координат объекта и датчик импульсов, выход которого соединен с первым входом блока измерения телевизионных координат объекта, о тл ича ю щееся тем,что, с целью повышения точности измерения координат объекта, в него введены два идентичных канала поиска поправок, блок сумматоров, коммутатор, первые четыре входа которого соединены с четырьмя выходами блока сумматоров, а три выхода соединены с тремя входами блока вычисления пространственных координат объекта, три выхода которого являются выходами устройства для измерения координат объекта, блок выбора данных, выход которого соединен соответственно с пятым входом коммутатора и четвертым входом блока вычисления пространственных координат объекта, и элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с первыми выходами первого и второго каналов поиска поправок, вторые выходы которых соединены с первым и вторым входами блока выбора данных, третий и четвертый входы которого соединены с третьим и четвертым выходами первого канала поиска поправок, пятый и шестой входы соединены с третьим и четвертым выходами второго канала поиска поправок, а седьмой вход блока выбора данных соединен с первыми входами каждого канала поиска поправок и с первым выходом блока измерения телевизионных координат объекта, второй и третий выходы которого соединены с третьим и четвертым входами ВКУ, четвертый и пятый выходы соединены с вторым и третьим входами перcoro канала поиска поправок и первым и вторым входами блока сумматоров, третий и четвертый входы которого соединены с вторым и третьим входами второго канала поиска поправок и шестым и седьмым выходами блока измерения телевизионных координат объекта, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с вторым выходом датчика импульсов, вторым и третьим выходами первой телевизионной камеры, и вторым и третьим выходами второй телевизионной камеры, второй выход которой соединен также с первым входом датчика импульсов, второй вход которого соединен с вторым выходом второй телевизионной камеры, а также пятый и шестой выходы первого канала поиска поправок соединены соответственно с пятым и шестым входами блока сумматоров, седьмой и восьмой входы которого соединены с пятым и шестым выходами второго канала поиска поправок., пятый и шестой входы блока вычисления пространственных координат объекта соединены соответственно с выходом элемента И и первым выходом блока измерения телевизионных координат объекта, при этом каждый канал поиска поправок содержит блок центровки начала отсчета, первый и второй входы которого являются вторым и третьим входами канала поиска поправок, первый выход соединен с первыми входами дешифратора периферийного поля и блока симметричного размноженияы координатных сигналов, второй вход которого соединен с вторым выходом блока центровки начала отсчета и вторым входом дешифратора периферийного поля, выход которого является вторым выходом канала поиска поправок и соединен с первыми входами логического блока и блока памяти координат реперов, второй вход которого соединен с вторым входом логического блока, первым входом блока памяти поправок и выходом компаратора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом блока симметричного размножения координатных сигналов и первым выходом блока памяти координат реперов, второй и третий выходы которого соединены соответственно с вторым входом блока памяти поправок

1737754

18 и первым входом блока задачи вида симметрии, второй вход которого является первым входом канала поиска поправок и соединен с третьим входом блока координат реперов, третьим входом блока памяти поправок и третьим входом логического блока, четвертый вход которого является четвертым выходом канала поиска поправок и соединен с четвертым входом блока памяти координат реперов и первым выходом блока задачи вида симметрии, второй выход которого является третьим выходом канала поиска поправок и соединен с пятым входом блока памяти координат реперов, третий выход блока задачи вида симметрии соединен с

5 третьим входом блока симметричного размножения координатных сигналов, выход логического блока является первым выходом канала поиска поправок, пятым и шестым выходами которого являются два

10 выхода блока памяти поправок.