Устройство для динамической калибровки телевизионного датчика на приборах с зарядовой связью

 

on ÀH

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистические

Ресаубяки ()936457 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29. 07. 80 (2l) 2966926/18-09 с присоединением заявки J4 (23) Приоритет (5!)М. Кл.

Н 04 и 7/02. 5Ьвударстеопвй комнтет

СССР аа делам кзобретеннй и открытка

Опубликовано 15. 06. 82. Бюллетень № 22 (53) УДК 621.

° З97 (088. 8) Дата опубликования описания 17. 06. 82 (72) Авт ор изобретенная

В. В. Селькин

Всесоюзный заочный электротехнический институт связи (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ КАЛИБРОВКИ

ТЕЛЕВИЗИОННОГО ДАТЧИКА НА ПРИБОРАХ

С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЫО

Изобретение относится к радиоэлектронике и предназначено для использования в телевизионных установках прикладного назначения, в частности для спектрозонального наблюдения, улучшающего различимость объектов.

Известны устройства калибровки телевизионных датчиков на приборах с зарядовой связью . (ПЗС), в которых осуществляется операция образования межкадровой разности, Дан- . ные устройства повышают качество телевизионного изображения путем устранения искажений вносимых телевизионным датчиком эа счет межкадровой обработки видеосигнала f 1).Однако они позволяют откалибровать

ПЗС-датчик так, чтобы можно было осуществить спетроэональное наблюдение объектов, повышающее иэ различимость„ 2о путем обработки сигналов, полученных при различной спектральной чувствительности ТВ-датчика на приборе с зарядовой связью.

Известно также устройство автома тической калибровки твердотельной телевизионной камеры, позволяющие произвести предварительную обработку изображений с целью устранения искажений, вносимых передающей каме . рой j2).

Устройство автоматической калибровки твердотельной телевизионной камеры содержит схему управления

ПЗС-датчиком, ПЗС-датчик, источник контрольной подсветки, цифровое вычислительное устройство, вычитающее устройство, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления. Процесс калибровки производится в два этапа.

Сначала при выключенном -источнике калиброванной подсветки производится запись в запоминающее устройство темновых сигналов со всех элементов матрицы датчика. Далее включается источник калиброванной подсветки и вычислительное устройство определяет чувствительность каждого элемента

936457

Цель изобретения - обеспечение калибровки по спектральной чувствительности °

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для динамической калибровки телевизионного датчика на приборах с зарядовое связью, содержащее первый ключ, выход которого соединен с первым входом первого блока вычитания,и

55

ПЗС-датчика путем сравнения хранящихся в запоминающем устройстве темновых токов и текущего сигнала, поступающего с выхода ПЗС-датчика. Од" новременно вычислительное устройство 5 определяет величины, обратно,пропорциональные чувствительности каждого элемента ПЗС-датчика, которые фиксируются в запоминающем устройстве.

После калибровки камера переводится Ю в рабочий режим:, при котором видеосигнал с ПЗС-датчика подается на вход вычитающего устройства, где из него вычитается темновой сигнал, поступающий из запоминающего уст- 15 ройства. Результирующий видеосигнал поступает на вход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, где каждая выборка видеосигнала умножа- ется на величину, обратную чувстви-. 2в тельности соответствующего элемента . ПЗС-датчика. В результате с выхода усилителя снимается видеосигнал, достаточно точно отражающий распределение яркости по полю изображения.. 25

Однако указанное устройство не реализует возможность повышения различимости объектсз при такой калибровке в случае, когда объекты наблюдаются в узком интервале оптичес- Зв кого спектра, где лучистости объектов максимально отличаются. Известно, что глубина объединенного слоя, образующегося под электродом ПЗС-дат" чика зависит от напряжения накопления на нем. Если учесть также сильную зависимость коэффициента поглощения электромагнитных волн оптического диапазона от длины волны при проникновении в полупроводник, то становится о очевидной воэможность создания спек" трально-чувствительных ПЗС-датчиков, позволяющих выделить определенные зоны в видимой и инфракрасной частях спектра излучения объектов путем вычитания видеосигналов, сформированных при различных напряжениях накоплениях матрицы. первым входом первого блока памяти, первый выход которого соединен с вторым входом первого блока вычитания, а второй выход - с первым входом вычислительного блока, при этом первый выход вычислительного блока соединен с вторым входом первого блока памяти, а второй выход - с первым входом регулируемого усилителя, к второму входу которого подключен выход. блока вычитания, а также синхронизатор, выходы которого подключены соответственно к синхровходам телевизионного датчика на приборах с зарядовой связью, первого ключа, первого блока памяти и вычислительного блока, введены два ключа, второй блок памяти, второй блок вычитания, решающий блок, генератор ступенчатого напряжения, блок формирования разностного напряжения и сумматор, при этом выход регулируемого усилителя через второй ключ соединен с первым входом второго блока вычитания и с первым входом второго блока памяти, выход которого через второй блок вычитания соединен с решающим блоком, первый выход которого через генератор ступенчатого напряжения соединен с первым входом третьего ключа и с первым входом сумматора, а второй выход решающего блока через последовательно соединен-! ные блок формирования разностного напряжения и сумматор соединен с вторым входом третьего ключа, выход которого. подключен к соответствующему входу телевизионного датчика на приборах с зарядовой связью, причем выходы синхронизатора подключены соответственно к синхровходам второго и третьего ключей, к генератору ступенчатого напряжения и к второму блоку памяти.

На фиг. 1 изображена структурноэлектрическая схема предложенного устройства; на. фиг. 2 - характеристика спектральной чувствительности

ПЗС-датчика при различных напряжениях накопления. Причем U> с0Н «U>> т

Повышение напряжения на велйчину

40 приводит к росту глубины объединенного слоя, и матрица становится более чувствительной в длинноволновой части спектра преобразуемого излучения.

Иллюстрацией этому явлению служит сдвиг длинноволнового крыла характеристики спектральной чувствительности, 936457

6 показанный на фиг. 2а. Для образова" ния узкой зоны спектральной чувст" вительности 1 (фиг. 2в) формируют сигнал изображения при 0 с последующим его запоминанием, а затем осу- % ществляют поэлементное его вычитание из сигнала, формируемого при напряжении накопления О ллА.U. В области < ) л(фиг. 2а) спектральные составляющие вычитаемых видеосигналов полностью компенсируются, чего не.происходит в интервале 3q < A,<Л . В результате вычитания образуется разностный видеосигнал, несущий информацию о лучистости наблюдаемой сцены М в зоне спектра )l<(с . (фиг. 2в).

Таким образом, электрическим способом формируют узкую зону чувст" вительности. Причем, ширину и местоположение этой эоны по спектру плавно2ф изменяют путем соответствующего выбора U u d U. 8 конечном итоге выбиН рают такую зону чувствительности, в которой спектральные лучистости объектов максимально отличаются, чем 25 достигают повышение контраста наблюдаемого иэображения и улучшают различимость объектов. Укаэанное обстоятельство важно для повышения адаптивности спектрозональных теле- зв визионных систем в тех случаях, когда класс объектов наблюдения широк и неопределен.

Устройство содержит ПЗС-датчик 1 видеосигнала, ключ 2, блок 3 вычитания, блок 4 памяти, регулируемый усилитель 5, ключ 6,. блок 7 памяти, блок 8 вычитания, видеоконтрольный блок 9, решающий блок 10, генератор 11 ступенчатого напряжения, 40 блок 12 формирования разностного напряжения, сумматор 13, ключ 14, вычислительный блок 15, синхронизатор 16.

Цикл работы устройства включает шесть этапов.

Первый. При выключенном источнике калибровочной подсветки (не показан)производится запись в блок 4 памяти темновых сигналов со всех элементов матрицы датчика 1 при напряжении накопления 0н1. При этом напряжение накопления 01,„ подается на ПЗС-датчик 1 через ключ 14 от генератора ll ступенчатого напряжеИ ния (фиг. 2б) .

Второй. Включается источник калибровочной подсветки и вычислительный блок 15 определяет чувствительность каждого элемента путем сравнения хранящихся в блоке 4 темновых уровней сигналов и текущего сигнала. Одновременно вычислительный блок. 15 определяет величины, обратно пропорциональные чувствительности каждого элемента ПЗС-датчика 1, которые фиксируются в блоке 4 памяти,.

Третий. Камера переводится в рабочий режим, при котором видеосигнал с ПЗС-датчика 1 подается на вход блока 3 вычитания, где из него вычитается темновой сигнал, поступающий из блока 4 памяти. Результирующий сигнал поступает на вход усилителя

5 с регулируемым коэффициентом усиления, где каждая выборка видеосигнала умножается на величину, обратную чувствительности соответствующего элемента ПЗС-датчика.

В результате с выхода усилителя

5 снимается скорректированный сигнал, достаточно точно отражающий распределение яркости по полю изображения, и подается через ключ 6 в блок 7 памяти.

Операции четвертого и пятого этапов аналогичны первому и второму соответственно, но отличаются тем, что ПЗС-датчик формирует сигналы при .напряжении накопления U> wgU, л

При этом напряжение U > с выхода генератора 11 складывается в сумматоре 13 с напряжением ЬU, поступающим с выхода блока 12 формирования разностного напряжения, и подается через ключ 14 на ПЗС-датчик 1.

На шестом этапе работы камера переводится в рабочий режим, и видеосигнал после обработки в блоке 3 и регулируемом усилителе 5 через ключ

6 подается в блок 8 вычитания, где на него поэлементно вычитается. видеосигнал, хранящййся в блоке 7 памяти.

Разностный видеосигнал, содержащий информацию о распределении яркости по полю изображения в узкой зоне спектра, подается на вход видеоконтрольного блока 9 и решающего блока 10.

Sce. шесть операций осуществляются предлагаемым устройством для ряда значений напряжения накопления в пределах, допускаемых ПЗС-датчиком и задаваемых дискретными уровнями генератора 11 (фиг. 2б). Решающий блок

10 производит измерение размаха разностного видеосигнала для каждого уровня напряжения накопления и

936457 осуществляет выбор такого уровня генератора 11, при когором размах разностного видеосигнала на выходе блока 8 вычитания максимален.

Далее аналогичным образом решаю- s щий блок 10 производит выбор величины разностного напряжения ДИ, определяющей ширину спектральной эоны наблюдения. Синхронизатор 16 обес" печивает синхронную работу всех бло- 10 ков устройства в соответствии с приведенным циклом.

Таким образом, устройство осу" ществляет автоматический выбор местоположения и ширины зоны наблюдейия по критерию максимального контраста изображения.

Предлагаемое устройство позволяет улучшить различимость объектов за счет наблюдения в узком интервале 20 оптического спектра; отказаться от использования ограниченного набора механически сменяемых оптических фильтров при выборе зоны наблюдения; производить автоматический выбор мес-д тоположения и ширины спектральной эоны наблюдения.

Формула изобретения з0

Устройство для динамической калибровки телевизионного датчика на приборах с зарядовой связью, содержащее первый ключ, выход которого сое" З динен с первым входом первого блока вычитания и первым входом первого блока памяти, первый выход которого соединен с вторым входом первого блока вычитания, а второй выход " с первым входом вычислительного блока, при этом первый выход вычислитель ного блока соединен с вторым входом . первого блока памяти, а второй выход - с первым входом регулируемого усилителя, к .второму входу которого с подключен выход блока вычитания, а .также синхронизатор, выходы которого подключены соответственно к синхровходам телевизионного датчика на приборах с зарядовой связью, первого ключа, nepaoro блока памяти, вычислительного блока, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения калибровки по спектральной чувствительности, введены два ключа, второй блок памяти, второй блок вычитания, решающий блок, генератор ступенчатого напряжения, блок формирования разностного напряжения и сумматор, при этом выход регулируемого усилителя через второй ключ соединен с первым входом второго блока вычитания и с первым вхо" дом второго блока памяти, выход которого через второй блок вычитания соединен с решающим блоком, первый выход которого через генератор ступенчатого напряжения соединен с первым входом третьего ключа и с первым входом сумматора, а второй выход решающего блока через последовательно соединенные блок формирования разностного напряжения и сумматор соединен с втормм входом тре .тьего ключа выход которого соединен с соответствующим входом телевизионного датчика на приборах с зарядовой связью,. а выходы синхронизатора подключены соответственно к синхровходам второго и третьего ключей, второго блока памяти и генератора ступенчатого напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Дахин А. М. фантиков О.И., Межкадровая обработка видеосигнала в камерах с твердотельным фоторезис-. тивным матричным фотоприемником.

"Техника средств связи", сер. "Техника телевидения", вып. 4, с. 40, 1979.

2. Norris О.О. landauer F.P.

Future р1anetary te1еч ision Cameras, "AIAApap", 1976, Н 9о2, 4 рр. Iil (прототип).

936457

Заказ 2 O/77 Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, Составитель О. Канатчикова

Редактор Н. Воловик Техред И,Тепе : Корректор А. Ференц