Устройство для считывания и определения параметров движения констрастного изображения

 

(72) Автор изобретения

В. А. Гуськов (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ КОНТРАСТНОГО

ИЗОБРАЖЕНИЯ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, в частности, к устройствам бесконтакт ного измерения параметров движения контрастных. изображений и может быть использовано в промышлненности и авйа ции, в частности, для измерения такйх " навигационных параметров летательных аппаратов относительно контастной среды, например, подстилающей поверхности земли, как модуль вектора скорости и его направление. ,,4

Известны устройства для определения параметров движения контрастного изображения, основанные на корреляционно-экстремальном методе нахождения иско мого параметра (13.

Известное техническое решение является сложным в реализаций.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для считывания и определения параметров движения контрастного изоб» ражения, содержащее оптически связан -"

2 ные объектив и передаюп1ую телевизионную трубку, например, диссектор, пластины которой подключены к генераторам кадровой и строчной разверток, соединенных с соответствуюшими выходами хро5 низатора, видеоусилитель, вход которого подключен к сигнальному выходу передающей телевизионной трубки, а выход — ко входу блока памяти видеосигнала строки изображения, блок определения экстрему10 ма сигнала и триггер 2 . B этом устройстве поиск экстремума функции взаимной корреляции (ФВК) видеосигналов первой запомненной строки и последую15 щих текущих строк осуществляется с помощью блока определения момента появления экстремума в каждый текущий момент времени. Такой принцип работы уст» ройства требует выполнения коррелятора на двух регистрах сдвига, поразрядной схеме умножения состояний регистров сдвига, имеющих р разрядов, и цифроаналогового преобразователя (сумматора) количества совпавших разрядов.

71779

Недостатками устройства являются сложность и громоздкость.

Целью изобретения является упрощение устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство содержит логический элемент

ИЛИ, входы которого подключены к выходам блока определения экстремума сигнала, а выход — к счетному входу триггера, разрядные выходы блока памяти 10 видеосигнала строки иэображения соединены через последовательно включенные блоки умножения и интеграторы со входами блока определения экстремума сигнала, а одни из входов блоков умноже- 15 ния подключены к выходу видеоусилителя.

На фиг. 1 изображена схема устройства, на фиг. 2 — временные диаграммы работы его основных узлов.

Телевизионная передающая камера 1 20 содержит объектив 2, оптически связанный с передающей телевизионной трубкой 3, напрймер, типа диссектор, видеоусилитель 4, например, с квантованием сигнала по двум . уровням ("есть" или "нет ), генератор 5 5 кадровой развертки, генератор 6 строч. ной развертки, хрониэатор 7 и ключ 8.

Хрониэатор 7 вырабатывает тактовую частоту ., строчную частоту Я и кадровую частоту f (() f ) f ) . На время пау- З0 зы Т (обратный ход строчной развертки) ключ 8 разомкнут. Сигнал телевизионной передающей камеры 1 подай на вход zopрелятора 9. В состав коррелятора 9 входит блок 1 0 памяти видеосигналов строки изображения, например, кольцевого типа на р разрядов для хранения видеосигнала первой строки разложения изображения. Блок 10 памяти видеосигнала строки изображения состоит из регистра 1 1 сдвига без отводов (большая часть блока памяти видеосигнала строки изображения), например, выполненного на приборах с зарядовой связью (ПЗС), и регистров 12 и 13 сдвига, имеющих по

r> поразрядных отводов (меньшая часть блока памяти видеосигнала строки изображения) . Регистры 12 и 13 сдвига под-. ключены так, что в них на конец записи размещаются соответственно конец и начало видеосигнала первой строки разло« жения изображения (строка "замкнута в кольцо без разрыва ). Запись видео- сигнала в блок 10 памяти видеосигнала строки изображения осуществляется через ключ 14, управляемый импульсом 1, .

Циркуляция информации в блоке 10 памяти видеосигнала строки изображения обес6...

4 печивается с помощью нормально замкнутого ключа 15, управляемого импульсами „и импульсами f . Отводы регистров 12 и 13 сдвига подключены к соот» ветствующим входам блоков 16 умножения, на вторые входы которых подается видеосигнал телевизионной камеры 1.

Выходы блоков 16 умножения подключены ко входам интеграторов 17, которые выполнены, например, на цепочках RC.

Сброс сигналов интеграторов осуществляется с помощью ключей 18, управляемых импульсами f . Выходы интеграторов с

17 коррелятора 9, соответствующие дискретным значениям сигналов + оС i (I =0,1,2,... о ) угла направления вектора скорости движения изображения, подключены к соответствующим входам блока 19 определения экстремума сигнала, например, многовходовому пиковому детектору. С соответствующих выходов блока 1 9 определения экстремума сигнала снимаются дискретные значения сигналов «x i (позиционный код). угла направления вектора скорости V.,и подаются на вход логического элемента 20 ИЛИ, выход. которого подключен к счетному входу триггера 21. Выходным си налом триггера 21 является сигнал t = несущий информацию о модуле вектора скорости движения (где t - время в периоде Тк, К. — кадровый размер на фотокатоде передающей телевизионной трубки, определяемый двумя параллельными фиксированными положениями строк считывающего луча). Эта зависимость верна для всех корреляционых измерителей скорости движения.

На фиг. 2 изображены временные диаграммы работы основных узлов уст1 ройства при движении изображения без угла сноса (выходной сигнал в канале

cx о ).Принятые"обозначения: информация без скобок - для входного сигнала узла, информация в скобках - для выходного сигнала узла. Например 1 6 - o(означает сигнал канала с <4 для входа узла 16.

Информация по тексту, заключенная в квадратные скобки, относится к времен» ным диаграммам.

Устройство работает следующим образом.

Движущееся изображение с помощью передающей телевизионной трубки 3 телевизионной камеры 1 считывается двумя параллельными строками, расположенными на фиксированном расстоянии к в плоскости фотокатода.. В начале цикла

6 увеличением времени 1 корреляпионная

t связь слабеет, что сказывается на уменьшении ординат с($19-,), (10+й,) и т.ц,. Значение ординаты ойдо(как экстремальное) запоминается в блоке 19 опре деления экстремума сигнала, сигнал ее появления f,204$ выдается на выход

1 и через логический элемент 20 ИЛИ возбуждает триггер 21, формирующий начало выходного сигнала f + ((21Д.

Постоянная времени разряда конденса« тора памяти блока 19 определения экстремума сигнала всегда конечна и поэтому в момент появления следующего экстремума (который не больше первого) сигнал дозаряда конденсатора памяти в виде нового выходного сигнала блока 19 определения экстремума сигнала (20 (О) через логический элемент 20 ИЛИ поступает на вход триггера 21, формируя сигнал конца временного отрезка 1 =— к кадрового периода — ((21))

1к

Второй экстремум ФВК видеосигналов ,первой и последующих строк является мерой наибольшего сходства текущего и запомненного в блока 10 памяти видеосигналов строки изображения образов изображения, набегающего на фотокатоде передающей телевизионной трубки 3 в направлении от первой считывающей строки ко второй. Это возможно при нахождении на изображении образа первой запомненной строки, т. е. при смещении изображения на величину кадра к.

При перпендикулярном, направлении строк движении изображения экстремум

ФВК видеосигналов располагается в конце строчного периода, т. е. при сдвиге видеосигналов на — периодов вреО

f мени. Отклонение от этого направления вызывает соответствующее смещение экстремума на + — периодов времени, «i т. е. появление экстремума в +N< канале устройства.

Таким образом, экстремальное значение ФВК, снимаемое с i -го интегратора коррелятора, индицирует дискретное значение сигнала угла + о< направления вектора скоростиЧ(для малых углов

g(+-îñ )=+„—, + рС,, где < -длина строК ки) .

Применение в блоке памяти видеосиг- нала строки иэображения динамического регистра сдвига, который может быть выполнен на ПЗС, позволяет снизить мощность, потребляемую одним регистром, не менее, чем в сотни раэ.

717796 измерения (кадровом периоде) сигналы и f возбуждают соответственно генератор 5 кадровой развертки ((7 1 „ )) и генератор 6 строчной развертки Ц710 )) тем самым формируя первую строку, счи- 5 тывающую движущееся поперек строки: изображения. Видеосигнал первой строки через видеоусилитель 4 ((4)7 поступает на блоки 16 умножения и через замкнутый ключ 14 E(7 f )7 на запись в регист-10 ры 11, 12 и 13 сдвига, продвигаясь в регистрах с помощью импульсов f t(7 C )).

При этом ключ 15 разомкнут, чем обеспечивается очистка блока 1 0 памяти видеосигнала строки изображения от старой информации. Ключ 8 разомкнут на время обратного хода строчной развертки (7 (с Ц, что исключает запись в блок памяти 10 видеосигнала строки изображения искажающей информации времени обратного хода ("эамыкание в кольцо без разрыва видеоинформации строки).

В последующих тактах строчной развертки текущего цикла измерения генератор 5 не возбуждается ((7 f )Д, чем обеспек чивается новое фиксированное положение считывающей строки на фотокатоде передающей телевизионной трубки 3. Клюк 14 разомкнут, а ключ 15 замкнут ((7f„)), этим обеспечивается синхронная со строчной разверткой циркуляция информации в регистрах 11, 12 и 13. В блоках 16 ум ножения видеосигналы текущих строк (, 16рСр) и первой строки (из блока памяти видеосигнала строки изображения) (16 -с(„), (16 АД перемножаются и подаются для интегрирования в течение времени длительности строки в R С цепочки интеграторов (18 с<о), (18 — М ), (18 0 ). Сигнал (16- „), запаздывает

40 на время - (i =1) относительно сигнаI ла (16с<о) (направление. циркуляции информации в блоке 10 памяти видеосйгна . ла строки изображения обозначено на фиг. 1 стрелками), На выходах интеграторов 18 образуются сигналы, пропорциональные дискретным ординатам ФВК видеосигналов. В первом такте строчной развертки цикла изме-.

50 рения вычисляются дискретные ординаты функции автокорреляции первой строки, определяемые сдвигом видеосигналов пер вой строки на дискретные промежутки вре: мени — (i =0,1,2, ...п, р-п, п-р, р-п+1, р-и+2, .;. р-и+и). Ординатао(омаксимальна на конец периода интегрирования (длительность строки), так как сдвиг сигналов по времени равен (1 9oc р ) С

717796

Применение одного блока умножения в каждом интеграторе позволяет значительно улучшить отношение сигнал/шум информации ФВК.

Формула изобретения

Устройство для считывания и определения параметров движения контрастного ip изображени, содержащее оптически связанные объектив и передающую телевизионную трубку, например, диссектор,. пластины которой подключены к генераторам кадровой и строчной разверток, д5 соединенных с соответствующими выхо- дами хронизатора, видеоусилитель, .вход которого подключен к сигнальному выходу передающей телевизионной трубки, а . выход — ко входу блока памяти видеосиг- gp нала строки изображения, блок определе»

8 ния экстремума сигнала и триггер, отличающееся тем,что,с целью упрощения устройства, оно содержит логический элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам блока определения экстремума сигнала, а выход - к счетному входу триггера, разрядные выходы блока памяти видеосигнала строки изображения соединены через последовательно включенные блоки умножения и интеграторы со входами блока определения экстремума сигнала, а одни из входов блоков умножения подключены к выходу видеоусилителя.

-Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ж 401924, кл. Н 04,ЯГ7/02, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

È .484533, кл. 9 06 G 9/00, 1974 (прототип) .

717796 (ЪУ (У/с)

Ю

>®++<

® z

Составитель Т. Ничипорович

Редактор Н. Веселкина Техред Э. Чужик Корректор А. Гриценко

Заказ 9850/68 Тираж 751 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж»35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4