Устройство формирования тепловизионного изображения
Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в системах неразрушающего контроля, созданных на базе пироэлектрического видикона. Цель изобретения - повышение качества индуцируемого теплового изображения. Устройство содержит тепловизионную камеру 1, блок синхронизации 2. два коммутатора 3 и 4, аналого-цифровой преобразователь 5, блок памяти 6. блок отображения 7. операционный усилитель 8 и цифроаналоговый преобразователь 9. Взаимовычитание аналоговых сигналов позитивного и негативного кадров позволяет производить цифровое квантование не суммарного, а усиленного сигнала, и тем самым значительно улучшить качество изображения тепловйзионной информации. 1 ил.,
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (sl)s Н 04 N 5/33
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
" "" дНИМ
" .. - Â- rue БИБЛИОТЕКА V (00 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4876737/09 (22) 22.10.90 (46) 07.01.93. Бюл. М 1 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) П.А. Кондратов, Ю.Е. Зеляновский и И.Б.Боженко (56) Авторское свидетельство СССР М 1358110, кл, Н 04 N 5/33, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ТЕПЛОВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в сйстемах неразрушающего контроля, созданных на ба„„Я./„„1786683 А1 2 зе пироэлектрического видикона. Цель изобретения — повышение качества индуцируемого теплового изображения. Устройство содержит тепловизионную камеру 1, блок синхронизации 2, два коммутатора 3 и 4, аналого-цифровой преобразователь 5, блок памяти 6, блок отображения 7, операционный усилитель 8 и цифроаналоговый преобразователь 9. Взаимовычитание аналоговых сигналов позитивного и негативного кадров позволяет производить цифровое квантование не суммарного, а усиленного сигнала, и тем самым значительно улучшить качество изображения тепловизионной информации. 1 ил. 1786683 Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в системах неразрушающего контроля, созданных на базе пироэлектрического видикона, Ближайшим по своей технической сущ- 5 ности к предлагаемому является устройство, которое содержит тепловизионную камеру с синхрогенератором, соединенную через АЦП с сумматором, выход которого через второй блок памяти соединен с виде- 10 опроцессором, вход сумматора соединен через второй коммутатор и первый блок памяти с вторым входом сумматора и первым входом первого коммутатора, выход которого соединен с влдеопросмотровым блоком, 15 а первый вход — с выходом второго блока памяти. Устройство-прототип обладает недостатком — неэффективным кодированием аналогового сигнала, так как мало число 20 уровней квантования, приходящихся на полезный сигнал. Это обстоятельство снижает качество индицируемых тепловизионйых . изображений. Цель изобретения — повышение качест- 25 ва индицируемого теплового изображения. Поставленная цель достигается тем, что в .устройство формирования тепловизионного изображения; содер>кащее тепловизионную камеру, синхровход:которой 30 . соединен с первым выходом блока синхронизации и управляющим входом блока отображения, с которым последовательно соединен первый коммутатор, второй коммутатор, АЦП и блок памяти, введены операционный усилитель, суммирующий вход которого соединен с первым сигнальным входом второго коммутатора и сигнальным выходом камеры, и АЦП, выход которого соединен с выходом блока памяти; информационный вход которого соединен с выходом АЦП, а выход ЦАП соедйнен с первым сигнальным входом первого коммутатора, управляющий вход которого соединен с вы ходом состояния обтюратора камеры и с управляющим входом первого коммутатора. второй сигнальный вход которого соединен с выходом второго коммутатора и сигнальным входом АЦП, тактовый вход которого соединен с синхронизирующим входом блока памяти и вторым выходом блока синхронизации, третий выход которого соединен с упрвляющим входом блока памяти. НовыМи существенными признаками предлагаемого устройства являются введение операционного усилителя, ЦАП и связей, отражающих новую организацию взаимодействия между элементами устройства, 35 Новя совокупность известных элементов позволяет значительно увеличить эффективность кодирования пиросигнала— как минимум вдвое для реального сигнала, и тем самым повысить качество индицируемого теплового изображения. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — формирование результирующего кадра. Устройство содержит (фиг. 1) тепловизионную камеру1, блок 2 синхронизации, первый 3 и второй 4 коммутаторы, АЦП 5, блоки памяти 6 и отобра>кения 7, операционный усилитель 8 и ЦАП 9. инхровход теплавизионной камеры 1 соединен с первым выходом блока 2 синхронизации и управляющим входом блока 7 отображения, выход состояния обтюратора — с уйравляющими входами первого 3 и второго 4 коммутаторов, а сигнальный выход - с первым сигнальным входом коммутатора 4 и суммирующим входом операционного усилителя 8, второй выход блока 2 подключен к синхровходам АЦП 5 и блока 6 памяти, а третий — к управляющему входу блока 6, Выход коммутатора 3 соединен с сигнальным входом блока 7, первый сигнальный вход — с вычитающим входом усилителя 8 и выходом ЦАП 9, а в горой — с сигнальным входом АЦП 5 и выходом коммутатора 4, второй сигнальный вход которого подключен к выходу усилителя 8, Выход АЦП 5 соединен с информационным входом блока 6, выход которого подключен ко входу ЦАП 9. На фиг. 2 обозначены: а — сигнал состояния обтюратора, своим уровнем "1" задающий поступление позитивного, а "0" — негативного кадров; . б — пиросигнал камеры 1, содержащий в себе пьедестал Q, уровень "0" кадрового гашения и информативные сигналы позитивного P и негативного N кадров; в — результат взаимовычитания позитивнога и негативного кадров; г — выход операционного усилителя 8. Реализованный вариант предлагаемого устройства предназначен для формирования тепловизионного изображения размерностью 256х256х8 бит и длительностью отображения одного элемента разложения 150 нс. Коммутаторы 3; 4 выполнены на аналоговом коммутаторе К590КНЗ. АЦП 5 выполнен на основе К1107ПВ2, усилитель 8— на К154УД4, ЦАП 9 — на К1118ПА1. Блок 2 выполнен на основе серии К555. Блок 6 содержит узлы памяти; выполненные на К565РУ5, и выходной регистр - íà К555ТМ8. Устройство работает следующим образом, 1786683 15 25 35 40 кретного среднего значения полезного 45 сигнала. В течение следующего позитивного кадра коммутатор 3 подключает к сигнальному входу блока 7 выход ЦАП 9. Запомненный в блоке 6 в течение предыдущего 50 негативного кадра усиленный результирующий сигнал считывается из блока 6 и, преобразованный в ЦАП 9 в аналоговую форму, индицируется в блоке 7, В блоке we 6 запо55 Блок 2 синхронизации формирует сигналы развертки и дискретизации изобра>кения, а также управления выборкой памяти и синхронизации работы обтюратора. С сигнального выхода тепловизионной камеры 1 поступает полезный сигнал на уровне Qпьедестала,,формируемого за время обратного хода луча по строке в режиме эмиссии вторичных электронов. Амплитуда полезного сигнала значительно меньше сигнала пьедестала. При открытом обтюраторе (фиг. 2а) полезный сигнал P имеет положительную полярность относительно Q, при закрытом — полезный сигнал N имеет отрицательную полярность (фиг. 2б) В течение негативного кадра коммутатор 4 подключает к сигнальному входу АЦП 5 выход операционного усилителя 8, а коммутатор 3 подключает к сигнальному входу блока 7 отображения выход коммутатора 4. Пиросигнал негативного кадра поступает на суммирующий вход усилителя 8. Одновременно из блока 6 считывается предыдущий позитивный кадр, который преобразуется в ЦАП 9 в аналоговую форму и поступает на вычитающий вход усилителя 8. Полученный разностный сигнал (фиг., 2в) усиливается до величины, максимальное значение которой соответствует максимальному коду на выходе АЦП 5, откуда оцифрованный усиленный результирующий сигнал поступает на запись в блок 6 памяти. Одновременно усиленный результирующий сигнал поступает на индикацию в блок 7. Результат обработки пиросигнала в усилителе 8 (фиг.,2г) может быть выражен, как ((Q — N) — (Q + Р)) К = 2К P Длл получения положительной поляр, ности результирующего сигнала используется инверсный выход усилителя 8. Коэффициент К передачи усилителя 8 подбирается оператором в зависимости от конминается сигнал текущего позитивного кадра. Таким образом осуществляется дискретизация во всем диапазоне АЦП и последующая индикация полезной составляющей п росигнала, поступающего с теплолизионной камеры. В известных устройствах суммарный аналоговый сигнал, содержащий составля5 ющие P, N, Q, преобразуется с помощью АЦП в цифровой код, который подвергается цифровой же обработке — покадровому вычитанию на сумматоре. Вычитание цифрового сигнала негативного кадра из сигнала позитивного кадра приводит к взаимному вычитанию сигналов пьедестала большой амплитуды и сложению относительно небольших полезных сигналов обоих. кадров. Результирующий цифровой сигнал; преобразованный затем в аналоговую форму, составляет лишь незначительную часть суммарного аналогового сигнала. Это снижает качество индицируемого теплового изображенйя объекта. В данном устройстве взаимовычитание аМалбговых сигййлов йозйтйвного и негативного кадров позволяет производйть цифровое квантование не суммарного, а усилейного разйостного сигйала и тем самым значительно улучшить качество отображения тепловизионной информации.. Учитывая, что в реальном пиросигнале среднее значение полезного сигнала составляет- примерно 0,25 значения сигнала пьедестала, представление тепловизионного изображения в описанном устройстве улучшается в сравйении с прототипом, как минимум, в 2 раза. Формула изобретения Устройство формирования тепловизионного изображения, содержащее теплови. зионную камеру, синхровход которой соединен с первым выходом блока синхро. низации и управляющим входом блока отображения, последовательно соединенные первый коммутатор и блок отображения, второй коммутатор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и блок памяти, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, ч.го, с целью повышения качества индуцируемого теплового изображения, в него введены операционный усилитель, суммирующий вход которого соединен с первым сигнальным входом второго коммутатора, и сигнальным выходом телевизионной камеры, и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), вход которого соединен с выходом блока памяти, информационный вход которого соединен с выходом АЦП, а выход ЦАП соединен с первым сигнальным входом первого коммутатора и вычитающим входом операционного усилителя, выход которого соединен с вторым сигнальным входом второго коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом состояния обтюратора телевиэи1786683 г Составитель И. Боженко Техред М,Моргентал Корректор М. Максимишинец Редактор Заказ 258 . Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 онной камеры и с управляющим входом первого коммутатора, второй сигнальный вход которого соединен с вйходом второго коммутатора и сигнальным входом АЦП, тактовый вход которого соединен с синхронизирующим входом блока памяти и вторым выходом блока синхронизации, третий выход которого соединен с управляющим входом блока памяти, 5
