Устройство для измерения расстояния между центрами двух изображений точечного объекта

 

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в системах автоматической фокусировки обьективов телевизионного типа для определения дефокусировки. Целью изобретения является повышение точности измерения. Устройство для измерения расстояниями между центрами двух изображений точечного объекта содержит эталон 1, состоящий из двух концевых отражателей, объектив 2. источник света 3, конденсор-анаморфог 4, тест-объектив 5, диафрагму-светоделитель 6, оптический модулятор 7, оптико-электронный преобразователь (ОЭП) 8, синхронизатор 9, счетчик тактовых импульсов 10, аналого-цифровой преобразователь 11. умножитель 12, первый регистр 13, первый сумматор 14, второй регистр 15, второй сумматор 16, блок управления 17, делитель 18, третий и четвертый регистры 19 и 20,третий сумматор 21, индикатор 22, шину запуска 23. 1 з.п. ф-лы. 4 ил. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 04 N 7/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4781312/09 (22) 09.01.90 (46) 15.01.93, Бюл. N 2 (71) Особое конструкторско-технологическое бюро "Омега" Новгородского политехнического института (72) Ю.А.Ванюшкин, В.А.Колядинцев, А.В.Кондратьев, В.В,Коновалов, Г.Н,Павлов, В.А.Филиппов, А.С.Чесноков и Г.В.Денисюк

1 (56)Авторское свидетельство СССР

N 1284004, кл. Н 04 N 7/18, 1987, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ЦЕНТРАМИ ДВУХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ТОЧЕЧНОГО ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в системах автоматической фокусировки обь... Ж,, 1788597 А1 ективов телевизионного типа для определения дефокусировки, Целью изобретения является повышение точности измерения.

Устройство для измерения расстояниями между центрами двух изображений точечного объекта содержит эталон 1, состоящий из двух концевых отражателей, объектив 2. источник света 3, конденсор-анаморфог 4, тест-объектив 5, диафрагму-светоделитель

6, оптический модулятор 7, оптико-электронный преобразователь (ОЭП) 8, синхронизатор 9, счетчик тактовых импульсов 10, аналого-цифровой преобразователь 11. умножитель 12, первый регистр 13, первый сумматор 14, второй регистр 15, второй сумматор 16, блок управления 17, делитель 18, третий и четвертый регистры 19 и 20, третий сумматор 21, индикатор 22, шину запуска

23, 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1788597 где Хц, Хцг — координаты центров тяжести изображений, 10 Высокую точность измерения центров : тяжести дают алгоритмы "со взвешиванием", в которых координата центра определяется из выражения:

15 Alxl ц =

А(где i — координата отсчета, А — вес отсчета, 20 В телевизионных системах наиболее часто в качестве координаты i используют номер элемента разло>кения телевизионного растра, а в качестве веса — значение амплитуды сигнала в координате I, 25 Целью изобретения является повышение точности измерения путем учета влияния энергетических характеристик сигнала.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство, содер>кащее последовательно

З0 располо>кенные на одной оптической оси источник света, конденсор-анаморфог, ди. афрагму и светоделитель, который оптически связан двумя световыми потоками с одной стороны через объектив с системой

З5 отражающих зеркал, а с другой стороны через оптический модулятор — с оптическим входом оптико-электронного преобразователя (ОЭП), а также синхрогенератор и счетчик тактовых импульсов, при этом .40 синхровход ОЭП соединен с первым входом синхрогенератора; а два синхровхода тактовых импульсов ЭОП соединены с вторым и третьим выходами синхрогенератора соответственно, дополнительно введены аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок управления, делитель, умножитель, четыре регистра, три сумматора и индикатор, при этом вход АЦП соединен с выходом ОЭП, синхровход АЦП соединен с третьим выхо50 дом синхрогенератора, а информационный выход ЛЦП соединен с первым входом умножителя и первого сумматора соответственно, выход счетчика тактовых импульсов подключен к второму входу умножителя, вы55 ход которого соединен с первым входом второго сумматора, первый вход блока управления соединен с — входами первого и

BTop0ro регистров и является входом запуска устройства, второй вход блока управлеИзобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в системах автоматической фокусировки объективов телевизионного типа для определения дефокусировки. 5

Известно устройство для измерения линейных размеров частиц, содержащие блок. синхронизации, блок формироваиия рамки, ключ, триггер, блок формирования видеоим- пульсов, дифференциатор, блок нелинейного преобразования видеоимпульсов, содержащие каждый блок фиксации максимума производной дифференциатор и инвертор. Устройство позволяет определить линейные размеры объектов и расстояние между объектами по границам объектов, которые находятся дифференцированием сигнала, Недостатком данного устройства является то, что при определении размеров не учитываются сведения об энергии объектов и их фбрме, что затрудняет и римейение устройство для определения координат центра тяжести объекта.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для измерения координат центра пятна; содержащий пороговый элемент, генератор импульсов, О-триггер, первый и второй Ттриггеры, первый, второй и третий счЕтчики, элемент 2И, элемент ЗИ, первый и второй мультиплексоры, RS-триггер. Устройство позволяет определить координаты центра тяжести объектов и расстояния между объектами.через бинарное квантование видеосигнала, Недостатком данного устройства является низкая точность измерения, Бинарное квантование сигнала, являясь наиболее простой операцией преобразования анало гового сигнала в цифровой, вместе с тем вносит большую ошибку и не эффективно при наличии шумов в видеосигнале. Кроме того, при бинарном квантовании не учитывается форма видеосигнала. Устройство не сОдержит и блока компенсации фона или других средств для учета фоновой составляющей видеосигнала, Указанные недостатки затрудняют использование устройства для измерения центра пятна в системах автоматическсй фокусировки объективов, принцип действия которых основан на совмещении двух авп>коллимациьнных изображений светящейся щели, (имеющих форму пятна), образованных с помощью концевых отражателей, расположенных диаметрально по действующему отвеостию фокусируемой оптической системы. Если оптическая система оказывается сфокусированной, коор4 динаты центров тяжести изображения совпадают. При расфокусировке существует линейный сдвиг изображений h. F, определяемый по формуле

Л Р=Хц1 Хц2, 1788597

20

30

40

50

55 ния подключен к второму выходу синхрогенератора, первый выход блока управления подключен к электрическому входу оптического модулятора, второй выход блока упр авл.ения соединен с первым входом делителя, первый выход которого соединен с синхровходами третьего и четвертого регистров, а информационный выход — с информационными входами третьего и четвертого регистров, третий выход блока управления соединен с синхровходом индикатора, четвертый, пятый выходы блока управления подключены соответственно к входам управления третьего и четвертого регистров, третий выход синхрогенератора подключен к синхровходам первого и второго регистров и к синхровходу делителя, первый информационный вход которого соединен с информационным входом первого регистра и выходом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого регистра, второй информационный вход делителя соединен с информационным входом второго регистра и выходом сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго регистра, причем выходы третьего и четвертого регистров через третий сумматор соединены с информационным входом индикатора, а также тем, что блок управления содержит триггер, счетчик, дешифратор, два элемента И, два операционных усилителя; три мультивибратора и элемент ИЛИ, при этом информационный вход триггера является первым входом блока управления, синхровход счетчика соединен с первым входом первого и второго элементов И и является вторым входом блока управления, прямой выход триггера подключен к информационному входу счетчика и входу управления дешифратора, информационный вход которого соединен с выходом счетчика, первый и второй выходы дешифратора подключены соответственно к второму входу первого и второго элементов И, выход первого элемента И соединен с входом первого мультивибратора и входом первого операционного усилителя, выход которого является первым выходом блока управления; выход второго"элемента

И соединен с входом второго мультивибратора и входом второго операционного усилителя, выход которого является первым выходом блока управления, выход первого мультивибратора подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого является вторым входом блока управления, выход ,-, второго мультивибратора подключен к второму входу элемента ИЛИ и к входу третьего мультивибратора, выход которого соединен с установочным входом триггера и является третьим выходом блока управления, причем выход первого мультйвибратора является четвертым выходом блока управления, а выход второго мультивибратора является пятым выходом блока управления.

На фиг,1 представлена структурная схема устройства для измерения расстояния между центрами изображений точечного объектива; на фиг. 2 — структурная схема блока управления; на фиг,З вЂ” временные диафрагмы, поясняющие процесс формирования сигналов управления; на фиг. 4 — видеосигнал, обрабатываемый устройством.

Устройтство для измерений расстояний между центрами изображений точечного обьекта содержит: эталон 1, состоящий из двух концевых отражателей, объектив 2, источник 3 света, конденсор-анаморфог 4, тест-объектив 5, диафрагму-светоделитель

6, модулятор 7 оптический, оптико-электронный преобразователь (ОЭП) 8, синхронизатор 9, счетчик 10 тактовых импульсов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

11; умножитель 12, регистры 13, 15, 19, 20, сумматоры 14, 16, 21, блок 17 управления, делитель 18, индикатор 22, шину запуска 23.

Устройство для измерения расстояний между центрами изображений точечного объекта работает следующим образом.

По приходу сигнала "Пуск" по шине 23 запукса (фиг. За) происходит обнуление по входу регистров 13 и 15, а сигнал с выхода триггера 24 разрешают работу счетчика 25 и дешифратора 26 как распределителя им- пульсов. Синхронизатор 9 задает последовательности импульсов разложения и синхронизирующих импульсов (фиг. 36),а также вырабатывает сигнал синхронизации

ОЭП 8.

Выделенный дешифратором 26 и элементом И 27 временный интервал соответствует активной области развертки ОЭП (фиг. Зв). Усиленный в блоке 29 этот сигнал воздействует на непрозрачную шторку и перекрывают один из световых пучков, идущих от источника света 3 на фоточувствительную поверхность ОЭП 8 через звенья. оптической системы 4-5-6-2-1-26. Второй световой пучек формирует на фоточувствительной поверхности ОЭП 8 изображение Е точечного обьекта (фиг, 4а).

Счетчик тактовйх импульсов 10, после обнуления синхронизирующим импульсом, во время активного хода телевизионной развертки подсчитывает число тактовых импульсов между синхроимпульсами и, тем самым, измеряя положение каждого i-го импульса (элемента разложения). АЦП 11, работающий синхронно с тактовыми импульсами, для каждого!-го элемента форми1788597 рует двоичный код, соответствующий размаху видеосигнала Al. Сформированный двоичный код умножается быстродействующим табличным умножителем 12 на двоичный код номера элемента i, формируя произведение А х 1, Накопление сумм

=А и = Дх!

i=1 1=1 .. где N — число тактовых импульсов в строке растра, осуществляет соответственно регистр 13, сумматор 14, регистр 15 и сумматор 16. Это происходит в таком порядке: мгновенное значение видеосигнала Ai или произведение At x i поступает на первый вход сумматоров, где складывается с присутствующим в данный момент предыдущим значением состояние .регистров.

Суммы поступают на информационные входы регистров и записываются (передаются на выход регистра) по окончании элемента разложения %. В итоге по окончании интервала (фиг. Зв) на выходах сумматоров 14 и 16 будут присутствовать значения указанных сумм.

Мультйвибратор 31 по окончании временного интервала с выхода элемента И 27 вырабатывает импульс для запуска делителя 18 (проходит через элемент ИЛИ 34) и включения регистра 19 (фиг. 4г), Частное от деления суммы Ai x i на

l=1 и ,, Ai перепйсывается на выход регистра 19

1=1 сигналом "Конец измерения", вырабатывае. мым делителем 18 и поступающим на вход записи регистра 19, Таким образом, будет получено значение центра тяжести изображения объекта одного из световых пучков Хцъ

В следующей временном интервале, выделенном дешифратором 26 и элементом

И 28 (фиг. Зд). аналогичным образом произвбдится накопление сумм и определения центра тяжести изображения для второго положения модулятора (7-2) Хц2. Результат

Хцз появляется на выходе регистра 20. Ком- бинационный сумматор 21 включен таким образом; что выполняет операцию нахождения дефокусировки Р=Хц1-Хцз. Значение дефокусировки отобрэ>кается индикатором 22 по приходу сигнала включения индикации с мультивибрэторэ ЗЗ (фиг. Зж), который одновременно служит"для возвращения всего устройства в исходное состояние.

Формула изобретения

1, Устройство для измерения расстояния между центрами двух изображений точечного объекта, содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси источник света, конденсоранаморфог, диафрагму и светоделитель, который. оптически связан двумя световыми потоками с одной стороны через объектив с

10 системой отражающих зеркал. а с другой стороны через оптический модулятор — c оптическим входом оптико-электронного преобразователя (ОЭП), а также синхронизатор и счетчик тактовых импульсов, при этом синхровход ОЭП соединен с первым выходом синхрогенератора, а два синхровхода тактовых импульсов ОЭП соединены с вторым и третьим выходами синхрогенерэтора соответственно, о т л и ч а ю щ е е с я

20 тем, что, с целью повышения точности измерения, введены аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок управления, делитель, умножитель, четыре регистра, три сумматора и индикатор, при этом вход АЦП соеди25 нен с выходом ОЭП, синхровход АЦП соединен с третьим выходом синхрогенератора, а информационный выход АЦП соединен с первыми входами умножителя и первого сумматора соответственно, выход

30 счетчика тактовых импульсов подключен к второму входу умножителя, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, первый вход блока управления соединен с R-входами первого и второго

35 регистров и является входом запуска устройства, второй вход блока управления подключен к второму выходу синхрогенератора, первый выход блока управления подключен к электрическому входу оптического

40 модулятора, второй выход блока управления соединен с первым входом делителя, первый выход которого соединен с синхровходами третьего и четвертого регистров, а информационный выход - с информэцион-

45 ными входами третьего и четвертого регистров, третий выход блока управления соединен с синхровходом индикатора, четвертый, пятый выходы блока управления подключены соответственно к входам уп50 равления третьего и четвертого регистров, третий выход синхрогенератора подключен к синхровходам первого и второго регистров и к синхровходу делителя, первый информационный вход которого соединен с

55 информационным входом первого регистра и выходом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого регистра, второй информационный вход делителя соединен с информационным входом второго регистра и выходом второго сумма10

1788597 тора, второй вход которого подключен к выходу второго регистра, причем выходы третьего и четвертого регистров через третий сумматор соединены с информационным входом индикатора. с)/ ху, Х

Составитель В.Филипов

Техред М.Моргентал Корректор Н.Юско

Редактор

Заказ 77 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2. Устройство по п,1, отл и ч а ю ще ес я тем, что блок управления содержит триггер; счетчик, дешифратор, два элемента И, два операционных усилителя, три мультивибратора и элемент ИЛИ, при этом информационный вход триггера является первым входом блока управления, синхровход счетчика соединен с первыми входами первого и второго элементов И и является вторым входом блока управления, прямой выход триггера подключен к информационному входу счетчика и входу управления дешифратора, информационный вход которого соединен с выходом счетчика, первый и второй выходы дешифратора подключены соответственно к вторым входам первого и второго элементов И, выход первого элемента И соединен с входом первого мультивибратора и входом первого операционного усилителя, выход которого является первым

5 выходом блока управления, выход второго элемента И соединен с входом второго мультивибратбра и входом второго операционного усилителя, выход которогО является первым выходом блока управления, 10 выход первого мультивибратора подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого является вторым выходом блока управления, выход второго мультивибратора подключен к второму входу элемента ИЛИ и

15 к входу третьего мультивибратора, выход которого соединен с установочным входом триггера и является третьим выходом блока управления, причем выход первого мультивибратора является четвертым выходом

20 блока управления, а выход второго мультивибратора — пятым выходом блока управления,