Способ автоматического контроля шахтных устройств визуализации и стенд для его осуществления

союз советскихОЦИДЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) ВОи 35 РЕТЕ ПИСАНИ и с ГОСУДАРСТЕ 1 ЕНКЫЙ КОМИТЕТпО изОБРетениям и ОтиРытиямпРи Гннт сссР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЯ(56) Мацковская Ю.З. и др. Измерениешумов электронно-оптических преобразователей, - Оптико-механическая ромышленность,1981, У 12, с,б.Ратнер Е,С. и др, О взаимосвязиизмеряемого отношения сигнала к шуму ЭОПа с его пороговыми характеристиками, - Там же, 1976, У 7, с. 3-5.(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ШАХТНЫХ УСТРОЙСТВ ВИЗУАЛИЗАЦИИ И СТЕНД ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горному делу и предназначено для автоматиче кого контроля качества иэображения получаемого шахтными устр-вами виз лизации (ШУВ) на основе контраста видимости искомого объекта наблкде ния. Цель - расширение функциональ ных возможностей эа счет обеспечени определения видимости по уровню зрительной задачи опознавания с учетом пространственного спектра слайда реального объекта наблюдения, Контроль ведут одновоеменно по двум оптическим каналам, На одном из них опреде ляют характеристики объекта наблюдения, а на другом - характеристики испытуемого ШУВ 21. Для этого в пер вом канале фотографируют объект наблюдения в реальных условиях наблюдения делают слайд з и располагают его перед лазером 1 и коллпматорол; 2, Освещают слайд 3 пучкол 1 света, Изо;., в а- жение слайда 3 преобразуетс: Фурье- объективом 4 в иространстве 1.ный спектр объекта наблюдения1горька Формируется на мипени телекамеры 5 На втором канале равномерно осзещают осветителем 18 тест-объект 19, например, в виде миры Фуко (радиальной кры), и формируют ее изобржкенне на фотокатоде ШУВ 21. С экрана ШУВ 21 изображение переносится на мишень а телекамеры 23,Видеосигналы В. и П.1 1 с телекамер 5 и 23 через блоки 6 и 24 ввода видеоинформации с учетом элементов разложения телевизионного и растра обеспечивают безадресный вводзуясь при этом каталогом характер"ных пространственных спектров длятиповых объектов круг, квадрат ит,д,). После этого оператор с помощью ЗК 1 з устанавливает изображеГ5ние тест-об:,акта 19, считываемоготелекамерой 23 с экрана ЭОП 21, приэтом диаметр размытого (однотонного ).пятна в центре иэображения миры наэкране телемонитора 17 зависит откачества установленного ЭОП 21,Если оператор оценил работу трак -тов формирования и оцифровки изображения как нормальную, то он набирает15и а ВТ 1 3 команду з апу ск а про гр аммыобработки, после чего, как было указ ано, Функции управления выполняетЦП 8, Пргрямма обработки предусматривает трехкратное повторение циклазаписи и вычислений, и подтверждение достоверности результата выдается (в виде сообщения на видеотерминале 13 и блоке 14 печати) в спучаесовпадения результатов обработки в 25каждом из циклов,Если этого не происходит, то оператор должен либо повторить трехкратный цикл вычислений. либо провести тестовую проверку стенда. 30Тестовая проверка проводится сле-.дующим образом, В первом канале,фиг, 1) устанавливается контрольныйслайд 3, содержащий изображение квадрата или кружка размер которого выУ35бирается таким образом, чтобы граничная частота Фурье-спектра объектасоответствовала пороговой частотеглаза Во втором канапе изымаетсяЭОП 21, а изображение тест-объекта19 проецируется проекционной системойнепосредственно на Фоточувствительную поверхность телекамеры 23 (Фиг,1),что позволяет получить максимальнуюширину частотно-контрастной характеристики,В случае нормальной работы стендарезультат обработки - отношение,щПщпю 1по уровню опозналяния должен бытьположительным, т.е. щПщпор ) 1 50Если стенд не проходит тест-проверки, то необходима проверка работыэлементов стенда, При наличии мелкихдеталей в составе опознаваемого объекта, недостаточно хорошо передаваемых ЭОП 21 (фиг.1), когда. результат55вычисления щПщ для задачи опозня- порвания (отношение с/ш = 16-. 20) С 1,оператор имеет возможность снижать величину п постепенно переходя кзадачам различения (отношение с/шЯ-:10) и обнаружения (сПш 2,5-:3,5),что осуществляется путем заданиянужной величины щ на видеотерминале 13,формула изобретения1, Способ автоматического контроля шахтных устройств визуализации, включающий проектирование световым потоком миры на катод шахтного устройства визуализации, регистрацию светового распределения яркости светового потока на аноде шахтного устройства визуализации, поэлементное считывание изображения светового потока с экрана шахтного устройства визуялизации и получение соответствующих напряжений П;, измерение элементныхческих напряжений П,ф 11 ф 11. с фотоприемника, соответствующих элементам светового распределения яркости, определение отношения сигнялПшумщ, отличающийся тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей за счет обеспечения определения видимости по уровню зрительной задачи опознавания с учетом пространственного спектра слайда реального объекта наблюдения, коллимированный когерентный световой поток пропускают через слайд реального объекта, производят Фурье-преобра зование, проектируют полученное частное распределение яркости светового потока от элементов слайда и измеряют элементные телевизионные сигналы Б 131П соответствующие распределению элементов светового потока от слайда реального объекта по яркости, производят селекцию элементных телевизионных сигналов Пу 11уе(У, по пространственным частотам, суммируют амплитуды сигналов, попадающих в различные участки пространственного частотного спектра, полученные суммы амплитуд сигналов в различных участках про стр анс твенно го частотного спектра нормируют на наибольшую из сумм и регистрируют полученное частотное распределение относительных сумм амплитуд сигналов Я (Ч,Чу),. производят селекцию элементных телевизионных сигналов 11,уПБ д по пространственным частотам, суммируют амплитуды сигналов, попадающих в) " 9 1/ О ЙЧх вЧз) 20 30 различные участки пространственного частотного спектра, полученные суммы амплитуд сигналов в различных участках пространственного частотного спектра нормируют на наиболыпую из сумм и регистрируют полученное частотное распределение относительных сумм амплитуд сигналов Т(Ч,Ч), задают спектральную плотность мощности пространственных шумов органа зрения оператора С(Ч,Ч), пороговое отношение сигнал/шум ш, по уровню опознавания,Верграничную пространственную частоту Ч в пределах диапазона пространственных частот от - Чдо + Чгр,суммируют величины отношений 13 (ЧЧ) Т (Ч, Чу) .Вю в 3.щ.А .ем .3 е .щ.м и находят значениеЧгр й 2р8 о(хЧ) Т (ЧхЧ )Ра отношени сигнал/шум ш определяют согласно алгоритмуГр2 иопределяют видимость по величине отношения ш/ш причем поэлементное считывание изображения светового сигнала производят параллельно.2, Стенд для автоматического контроля шахтных устройств визуализации, содержащий блок обработки информации и установленные на одной оптической оси последовательно друг за другом осветитель, тест-объект, проекти рующую оптическую систему, оптичесФкую систему и фотопрпемник, о тч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения функционалып х возможностей за счет обеспечения определениявидимости по уровню зрительной задачи опознавания с учетом пространственного спектра слайда реальногообъекта, он снабжен установленнымипоследовательно друг за другона общей оптической оси одномодовымлазером, коллиматором, слайдом, Фурьеобъективом, телевизионной камерой,причем фотоприемник выполнен в видетелевизионной камеры, тест-объектвыполнен в виде радиальной миры, блокобработки информации выполнен в видедвух блоков ввода видеоинформации,электронного коммутатора, цифроаналогового преобразователя, телевизионного монитора, центрального процессора,контроллера накопителя, накопителя, контроллера видеотерминала, видеотерминала, контроллера печати,блока печати, причем телевизионныекамеры соединены соответственно спервым и вторым блоками ввода видеоинформации, два блока ввода видеоинформации, централь п 1 й процессор,контроллер накопителя, контроллервидеотерминала, контроллер печатисоединены магистралью "Общая шина",первый и второй блоки ввода видеоинформации соединены с электронным кОммутатором, который соединен с цифроаналоговым преобразователем соединенным с телевизионным монитором,контроллер-накопитель соединен с накопителем, контроллер видеотермина"ла - с видеотерминалом, контроллерпечати - с блоком печати, 15591401559140 Составитель И,Наз арфРедактор О,Юрковецкая Техред Л.Сердюкова Бески оррек ая 391 Подписное итета по изобретениям и открытиям п ква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужг ул, Гагарина, 101 оизво Заказ 828 ТирВНИИПИ Государственного ком ри ГКНТ С313035, Мос559140 элементных напряжений Ц, и П. длядальнейших Вычислительных операций Затем телесигналы П, и П вводятся вОЗУ, где хранятся для произвольной выборки, Параллельно определяют пространственно-частотную характеристику ЯУВ 21 по контрольному тесту изьестного контраста и частоты, После чего определяют пространственный спектр объекта наблюдения и частотно. контрастную характеристику; По полуИзобретение относится к горномуделу, а более конкретно к способамавтоматического контроля качестваиэображения и стендам. для калибров.ки и автоматического контроля, качества получаемого изображения шахтнымисцстемамн визуализации на основе определения контраста и видимости искомого, объекта наблюдения,и может бытьиспользовано в лабораториях институтов, заводов по производству устройств визуализации и шахтных наладочных лабораториях.Целью изобретения является расширение Функциональных возможностей эасчет обеспечения определения видимости по уровню зрительной задачиопознавания с учетом пространственно-,го спектра слайда реального объектанаблюдения.На Фиг,1 изображена Функциональная схема стенда для контроля шахтных устройств визуализации 3 нафиг,2 - радиальная мира Фуко; нафиг.3 - Функциональная схема блокаввода видеоинФормации; на фиг,4 -схема аналого-цифрового преобразователя; на Фиг,5 - временные диаграммы работы блоков; на Фиг 6 - схемаэлектронного коммутатора; на Фиг,7 -схема цифроаналогогого преобразователя,Стенд,гпя автоматчческого контроля шахтных устройств визуализации со"50держит одномодовый лазер 1, коллиматор 2, слайд 3 Фурье-объектив 4 ителевизионную камеру 5, находящиеся нана одной оптической оси первого канала, Первый и второй выходы телевизион ной камеры 5 соединены с первым и вто-рым входами блока 6 ввода впдеоинформацни (БВВИ). ченным характеристикам определяют1наиболее информативный спектрчастот объекта наблюдения и определяют видимость объекта наблюдения на каком-либо уровне задачи.Блок обработки информации содержитэлектронный коммутатор 15, ЦАП 16,телемонитор 17, центральный процессор 8, контроллеры 9 - 11 накопителя 12, видеотерминапа 13 и печати иблок 14 печати. 2 с.п,ф-лы, 7 ил. Первый выход блока 6 через магистраль "Общая нина" 7 соединен с цент"ральным процессором ( ЦП 8, контроллером 9 накопителя 1 (КН), контроллером 10 видеотерминала (КВТи конт-,роллером 11 печати (КП)КН 9 соеди,нен с накопителем 12, КВТ 1 О - с видеотерминалом (ВТ) 13, КП 11 - с блоком 14 печати, Второй и третий выходыБВВИ 6 соединены с первым и вторымвходами электронного коммутатора (ЭК)15. Выход ЭК 15 соединен с входомцифроаналогового преобразователя(ЦАП) 16, выход которого соединен с .входом телевизионного монитора (ТМ)17,Второй оптический канал состоит изосветителя 18, тест-объекта 19, проектирующей оптической системы 20,шахтного устройства 2 визуализации(например, электронно-оптического преобразователя), переносящей оптическойсистемы 22 и дополнительной телевизионной камеры 23, находящихся наобщей оптической оси, Первый и второйвыходы телевизионной камеры 23 соединены с первым и вторым входами второго БВВИ 24, Первый выход БВВИ 24 через магистраль 7 соединен с блокамн8 - 11, а второй и третий выходыБВВИ 24 подключены к третьему и четвертому входам ЭК 15,Физиологическая структура зрительной системы человека является Фильтром пространственных частот, чтодоказано множеством Физиологическихопытов, Обработка изображений в кореголовного мозга осуществляется по по-.роговому критерию для каждой, отдельной пространственной частоты, Совокупность этих сигналов по пространственным частотам определяет понятие59 40 Уровень решения зрительной задачи связан с верят)1 о стью п 1)пиа.,конкретного решения (правил) ного лп 5бо ложного) поскольку изображениеУформируется потоком фотонов, а процесс обнаружения, различения и опозн- вания имеет статистический характер,Именно поэтому для проверки устройств10 визуализации нужно знать, какие про -странственные частоты шахтное устройство визуализации передает с достатоным для обнаружения, различения ларбоопознавания уровнем сигнала, ПОд сиг 15 налом нужно понимать контраст изображения на экране устройства визуализации, а под шумом - пороговыйконтраст органа зрения при известнойсредней яркости измеряемого иэображе 20 ния. Если известен пространствен.ный спектр объекта наблюдения, длякоторого создавалось устройство визуализации, то можно оценить воэможности контролируемого устройства визуа 25 лизации по отношению к реальной работе с ней оператора, т,е, с учетомвосприятия иэображения,, Распределение яркости объекта1 (х,у) можно представить в частот -30 ном виде:ехр- 3 211 (Ч х + Ч у Ц дх с У,35 Использование шахтных визуальныхустройств требует работы по уровнюопознавания, так как оператор (шахтер) должен хорошо видеть объектнаблюдения (рабочий орган машины,стойки крепи, детали комбайна и т,д,)и правильно опознавать объект на экра-.не шахтного визуального устройства,.Работа по более низкому критерию(обнаружение, различениесоздаетбольшие психологические перегрузки, 50связанные с угадыванием, и создаетопасные ситуации. Оператор в шахтенаходится,в.экстремапьных условияхи, соответственно, аппаратура визуализации служит для улучшения условий 55труда и повышения производительности за счет получения полной визуальной информации из труднодоступныхмест,х, у х 1 У 51 гоб иэображении предмета по сравнениюс аналогом, заложенным в участках коры головного мозга, отвечающих запамять,Пороговым критерием для зрительной системы является отношение сигнал/шум (с/ш) (фотонный шум и внутренний шум органа зрения), Для обнаружения достаточно, чтобы отношениес/ш = (25-;3,5). Обнаружением называется категория определения какоголибо светлого пятна на темном фонелибо наоборот, Для оценки предельнойвидимости какого-либо изображения использование такого критерия, как обнаружение недостаточно,Переход к видению объекта требуетполучения на экране устройства визуализации качественного изображения с,деталями, определяющими его названиев памяти коры головного мозга человека, Поэтому основным критерием длясоздания систем визуализации является опознавание объекта наблюдения,различение его деталей,Сравнение с памятью полученногосигнала возможно только тогда, когданабор пространственных частот, определяющих спектр объекта наблюдения,превысит определенное значение сигнал/шум, Уровень зрительной задачиможно разделить на обнаружение,различение и опознавание, Критерием,для их определения может являться отношение сигнал/шум (для различенияс/ш = 8-:10; для опознавания с/ш =р 16-;20),где Я о(Ч ,Ч ) - спектральное распределение яркости объекта наблюдения;- линейные координаты;- пространственные частоты,Спектральную плотность мощности внутренних шумов органа зрения оператора обозначим С (Ч, ЧУ). Выходное отношение сигнал/шум можно представить в виде2 1 11 18(Ч Чч)1ш = - сЮ сЬ (гп)( Ч У) Если значение отношения ш, полученного в зрительной коре головного мозга, равно или превышает и), , заОР 1 фиксированного в отделах зрительной памяти коры головного мозга, то принимается решение о наличии объекта в поле зрения оператора, при и) ( )ийо решение об его отсутствии.Кв ЛЬвЧКпор11 ор где К в - видимый ко нтр а ст, получ аемый на экране шахтного устройства визуализации;К,р - пороговый контраст, определяемый характеристиками зрения оператора (шахтера).Численное значение видимого конт". раста определяется исходя из известного спектрального распределения ярЗО кости изображения пь 11 1 Бну ххухуууу)1 йхжу 1. ср бдвКх3Ср гдеиз(ЧхьЧ) = "1 вив(ЧхФЧу) эй 1,В - максимальная видимая разНость яркости с относительным распределением 1 (х,ч), 4"нормированным по максимумук единице;цв хфБ (Ч Ч ) - преобразование фурьефункции 1 (х,у),.,) "( ),Т(Ч Ч ) - йроустранМственно-частотная характеристика или час тотно-контрастная ха 50рактеристика шахтнойсистемы визуализации;7. - средняя яркость изобсрр ажения,Пороговый контраст можно опреде"55лить аналогично:Й 1 пмКвЯдр1 у Ср Значения функции С(Ч,Ч у) приводят в табличном виде для различных яркостей адаптации органа зрения оператора для случая осесимметричного поля, что характерно практически для любого шахтного устройства визуализации.Расчет видимости, Термин видимость используется для характеристики того, 10 насколько хорошо либо далеко можно видеть при определенных внешних условиях наблюдения, Степень видимости объекта или просто видимость (коэффициент видимости) определяется отношением контраста к его пороговому значению. Если обозначить Ч - ви,цимость, то Д Ям (Ч Ч)1 1 И 1(ч,)Ггде Д 1.ср- пороговая разность яркости органа зрения оператора,При соблюдении условия постоянной средней яркости иэображения, что , характерно для стендовой яркостной обстановки, получают выражение, определяющее видимость при использовании контролируемого шахтного устройства визуализации:КвЧК пор шпбрФункция С (Ч , Ч,) з ави сит от ср едней яркости изображения, т. е. яркости адаптации органа зрения оператора, поэтому задание этой функции необходимо проводить для оптимальныхусловий наблюдения, что справедливодля яркостй, лежащих в области 50100 кд/иСпособ автоматического контроляшахтных устройств визуализации состоит в следующем,Для контроля основной характеристики шахтного устройства визуализации - качества передачи изображенияиспользуют критерий видимости, Дляэтого автоматический контроль ведутодновременно по двум оптическим каналам, на одном из которых определяют характеристики наблюдаемого объек",та, а на другом - характеристики испытуемого устройства визуализации.Затем определяют пространственныйспектр изображения, вводят характеристики зрения оператора и определяют видимость наблюдаемого объекта накаком-либо уровне зрительной задачи,Фотографируют объект наблюдения вреальных условиях наблюдения и делаютслайд, используемый в канале объекта,Затем располагают слайд перед лазероми коллиматором, освещают слайд когерентным пучком света, Изображениеслайда преобразуется Фурье-объективомв пространственный спектр объектанаблюдения, Пространственный спектробъекта формируется на -мишени телевизионной камеры, и передается дальшекак видеосигнал Б с телевизионнойкамеры, Пространственный спектр объекта зависит от распределения яркостиобъекта 1.(х, у) и записываетсяследующем виде:Бо (ЧЧ) = 111 о(хну)" 5 10 15 20 25 30 35 40 50 По полученным характеристикам 8 (Ч уЧ у) и Т(Ч р Ч у) можно определить дополнительно наиболее информативный спектр частот объекта и возехр3 2 У(Чх х + Чьу)1 Юх йЧУНа втором канале определяют пространственно-частотную характеристику шахтного устройства визуализации.Для этого равномерно освещают тестобъект, например, в виде миры Фуко(радиальной миры), формируют ее изображение на фотокатоде испытуемогоустройства, например электронно-оптического преобразователя. Затем с экрана испытуемого шахтного устройствавизуализации изображение переносится на мишень телевизионной камеры,видеосигнал с которой передаетсядальше как видеосигнал 1,.Видеосигналы от первого и второгоканалов П. и 1. через блоки ввода1видеоинформации с учетом элементовразложения телевизионного растра обеспечивают безадресный ввод элементныхнапряжений П. и 1 для дальнейших вы 1числительных операций. Далее телевизионные сигналы П; и 1. вводятся1в оперативно запоминающий блок в темпе телевизионной развертки и хранятсядля произвольной их выборки, атакже для вывода на видеоконтрольное устройство (телевизионный монитор).В память также вводят (задают)спектральную плотность мощности внутренних шумов органа зрения С (Ч,Ч у)для средней яркости адаптации50 кд/м,Параллельно на втором канале определяют пространственно-частотную(частотно-контрастную) характеристику шахтного устройства визуализацииТ(Ч,Чпо контрольному тесту известного контраста и частоты (например, мира фуко), Затем определяютпространственный спектр изображенияобъекта, перемножая пространственный спектр объекта Я (Ч,Ч ) и частотно-контрастную характеристикуТ(Ч ф Ч)Я(ЧЧ у) = Вц(ЧвЧу) Т( хф ч) ф можно согласование его с устройст -вом низуллизапии,Блок ввода информации (фиг,3)содержит аналого-циФровой преобразователь (АЦП) 25, блок 26 синхронизации,блок 27 логики режима, блок 28 формирования адреса, первый шинный Формирователь 29, оперативно запоминающиймодуль 30 видеоинформации (ОЗИВИ),программный интерфейс 31, многорежимный буферный, регистр 32, регистр 33режима, дешифратор 34 режима, шинныйформирователь 35 и дешифратор 36 чте "ния в засиАналого в цифров преобразователь25 (фиг,4) включает резисторы 37 - 39,буферный операционный усилитель 40,транзистор 41, микросхему 42, резистор 43, конденсаторы 44 и 45,резисторы 46 - 50, диод 51, КС-фильтриз конденсатора 52 и резистора 53,операционный усилитель на микросхеме54 и транзисторе 55,стабилитрон 56,резисторы 57 - 62 и конденсаторы 6368,Электронный коммутатор 15 (фиг6)содержит элементы 2 И-НЕ 69 - 82,двухпозиционный переключатель 83 ирезисторы 84 - 92,Цифроаналоговый преобразователь 16 (фиг, 7) содержит микросхему 93 с резисторами 94 и 95 и конденсатором 96.Стенд (Фиг,1) содержит о,номодовый лазер 1, например, гели-неоновый типа ЛГ, коллиматор 2 дляравномерного осв. щания параллельным пучком света слайда 3, Слайд 3 представляет собой сфотографированноеизображение объекта наблюдения, например угольного комбайна, его элементов, стойки крепи, зубцов режущегооргана и тд, Изображение на слайде3 преобразуется Фурье в объектив 4 вФурье-спектр и проектируется на мишень телевизионной камеры 5, Видеосигнал, содержащий пространственный спектр объекта наблюдения, с первого (сигнального) выхода телевизионной камеры 5 поступает на первый вход блока 6 ввода видеоинформации, а синхросигналы с второго выходасинхронизации) телевизионной камеры 5подаются на второй вход БВВИ 6.Цифровая информация с первогоКП 9оединен с накопителем 12, КВТ10 - с вьдеотерминалом ВТ 13, КП 11с блоком 14 печати, Коды видеосигналас второго выхода БВВИ 6 поступают,на первый вход ЭК 15, а тактовый сигнал с третьего выхода БВВИ 6 - на второй вход, ЭК 15, Выход ЭК 15 соединенс входом ЦАП 16, а выход ЦАП 16с видеовходом ТМ 17,Второй оптический канал для измереция пространственно-частотой (частотно-контрастной) характеристикишахтного устройства визуализации содержит осветитель 18, задачей которого является равномерное, освещениетест-объекта 19 - мирь, "Фуко ( радиальной миры), определяющей простатуизмерения и расчета частотно-контрастной характеристики шахтного устройства визуализации в полярных координатах с учетам не только горизонтальной но и вертикальной составляющей, Изображение миры 19 (фиг,2)перепосится проектирующей оптической 25системой 20 на фотокатод испытуемогошахтного устройства визуализации, например электронно-оптического преобразователя (ЭОП 1 21. С экрана испытуемого устройства полученное изображениемиры Фуко 19 формируется переносящей оптической системой 22 на дополнительную телевизионную камеру 23,Видеосигнал и синхрасигнапы с первого и второго выходов телевизионной3 3"камеры 23 поступают соответственно напервый и второй входы второго БВВИ24. Первый выход БВВИ 24 через магистраль 7 соединен с блоками 8 - 11,а второй и третий выходы БВВИ 24 подключаются соответственно к третьемуи четвертому входам ЭК 15 (аналогично подключению блока БВВИ 6).В качестве одномодового лазера 1мажет быть использован лазер типаПГили 31 Г. в качестве коллиматора 2 - коллиматор с Х = 1000,Слайд 3 изготавливается фотографически, а в качестве Фурье-объектива4 может быть использована двояковыпуклая линза В качестве телевизионных камер 5 и 23 можно использоватьтелевизионную камеру типа КТПсвидиконом типа ЛИ, В качествеосветителя 18 может быть использован55осветитель от оптической скамьиОСК-З, который состоит из источникасвета (лампы накаливания), цвухлинзового конденсора и молочного стекла. В качестве проектирующей оптической системы 20 может быть использованфотографический объектив типа И,Переносящая оптическая система 22может быть выполнена также в виде фотографического объектива И. БлокиЬ и 24 ввода видеоинформации реализу-,ются по схеме; представленной на.Фиг. 3,БВВИ 6 и 24 работают следующимобразом.Видеосигнал с телевизионной камеры 5 или 23 поступает на вход АЦП 25,а синхросигналы - на блок 26 синхронизации и блок 27 логики режима, Тактовый сигнал АЦП 25 поступает отблока 26 синхронизации на вход синхронизации АЦП 25, Помимо тактовогосигнала АЦП блок 26 синхронизации Формирует тактовый сигнал ЦАП 16, поступающий на электронный коммутатор 15,и сигналы синхронизации для блока 28формирования адреса. С выхода АЦП 25шестиразрядный код видеосигнала черезпервый шинный формирователь 29 поступает на ОЗМВИ 30 и на ЭК 15,Обмен с центральным процессором 8Обеспечивается программным интерфейсом.31 и,многорежимным буферным регистром 32 через магистраль "Общаяшина" 7.Регистр 33 режима и дешифратор 34режима Формируют сигналы управленийна блок 26 синхронизации и блок 27логики режима, Блок 28 Формированияадреса, состоящий из адресных счетчиков и схем управления ими, позволяет установить адрес, указываемый ЦАП16 и последовательно наращивать егос этого номера или адреса, указанного в многорежимном буферном регистре32 (адрес поспедчего обращения)Блок 27 логики режима совместно с блоком 26 синхронизации обеспечивают необходимые сигналы управления на блок28,формирования адреса,ОЗМВИ 30 имеет структуру, соответствующую расположению строк телевизионного растра (500 строк) и элементов разложения в строке (500 элементов), Таким образом, каждомуэлементу разложения телевизионногорастра соответствует свой физическийадрес ОЭМВИ, что обеспечивает беэадресный ввод видеоинформации, В соответствии с командами, поступающимииз ЦП 8, шинный Формирователь 35 тран.слирует сигналы адреса, вырабатывае"мые блоком 28 формирования адреса,на адресные входы ОЗМВИ 30. Дешифратор 36 чтения-записи вырабатываетпоследовательность импульсов управления для ОЗМВИ 30 при чтении илизаписи кадра,В состав программного интерфейса31 входят регистры состояния (РС),адреса (РА), данных ОЗМВИ 30 (РДВИ),загрузки (РЗ) и чтения-записи (РЧЗ).Обращаясь к этим регистрам, а такжек многорежимному буферному регистру32, в котором хранится адрес последнего обращения, ЦАП 16 может инициализировать несколько режимов работы: А - загрузка ОЗМВИ; В - чтениеиз ОЗМВИ, С - ожидание (при включении питания и при хранении записанного кадра),20Режим А включается обращением кРЗ, при этом в РС устанавливаетсябит "Занято", БВВИ 6 и 24 не реагирует на обращение до окончания загрузки ОЗМВИ 30, обеспечивая синхронное 25с поступлением синхросигналов с телекамеры стробирование схемы синхронизации и наращивание счетчика адреса, Режим В инициализируется обращением к РЧЗ, В этом режиме регистры 30РА и РДВИ достпуны по чтению,При однократном обращении к РЗ(режим А),ближайший кадр записываетсяв ОЗМВИ 30 и сохраняется там до следующего ввода, Режим В может реализоваться необходимое число раз беэ изменения содержания ОЗМВИ 30, Такимобразом, ЦАП 16 в процессе обработки информации может обратиться к любой точке массива оцифрованного .видеосигнала (1 кадра) неограниченноечисло раз,Видеосигнал от телевизионной камеры 5(23) поступает на согласующийделитель АЦП 25 (фиг.4) на резисторах 4537 - 39, обеспечивакщий согласованиеволнового сопротивления коаксиального. кабеля и входного импеданса АЦП 25 инеобходимый коэффициент деления входного видеосигнала, В данной схеме вол новое сопротивление 2 = 75 Ом, входной сигнал П 1, = 2 В, требуемый сигнал на входе буферного операционногоусилителя (т,е. на резисторе 38)П. = 1 В, номинал резистора 39 1 кОм.Величина резистора 37Пй- ПоК = 21От) "н Величина резистора 381(зз (з ц н К 5-- 11.102Для указанных 2, 1 н, 11, и КК (эт = 375 Ом; К (эвГ 39 Ом,Буферный операционный усилитель АЦП 25 собран на микросхеме типа 574 УД 1 А и транзисторе типа 2 Т 630 А и обеспечивает развязку входных компараторов микросхемы 42 от выхода телевизионной камеры 5 (23) и кабеля связи, Коэффициент усиления операцион ного усилителя и, соответственно, напряжение на входах 10 Ь, 13 Ь, 1 Ь микросхемы 42 (К 107 ПВ 1) определяются резистором 43 (2 ком). Коррекция частотной характеристики осуществляется конденсаторами 44 и 45 (подстроечный) с номиналами 18 и 2/10 пФ соответственно. Резисторы 46 ( МОм) и 47 (200 кОм) позволяют производить установку начального напряжения (подстройку нуля входа), Резисторы 48 (51 Ом), 49 (6,8 Ом), 50 (51 Ом) .и диод 5 (Д 237 А) опре- . деляют режим транзистора 41 по постоянному току. Конденсатор 52 (0,15 мкФ) - фильтрующий, резистор 53 (150 Ом) служит для предотвращения самовозбуждения буферного операционного усилителя, В качестве источника регулируемого источника опорного напряжения используется операционный усилитель на микросхеме 54 типа 153 УД 1 А и транзисторе 55 типа 2 Т 361 А. Стабильное напряжение +9 В выделяется на стабилитроне 56 типа Д 818 Е и через резистор 57 (6,2 кОм) поступает на вход 2 с микросхема 54, а обратная связь осуществляется с выхода операционного усилителя (эмиттер транзистора 55) через резистор 58 (120 Ом) и переменный резистор 59 (100 Ом), что позволяет получить стабильное опорное напряжение на входе 9 Ь микросхемы 42, регулируемое в пределах О, 175-0,32 В (при указанных номиналах резисторов 57 - 59)Резистор 60 (620 Ом) является ограничительным для выпрямителя +9 В, Резисторы 61 и 62 определяют режим работы транзистора 55 по постоянному току, Конденсатор 63 предотвращает самовозбуждение операционного усили 1559140теля. Конденсаторы 64 - 68 - Фильтрующие.Подключение общего аналоговоговывода (контакт 4 а микросхемы усилителя 40) осуществляется к оплетке коаксиального кабеля, подающего видеосигнал на резистор 37,а общий цифровой вывод (контакты 3, 43 Ь микросхемы 42) подключается в зависимости от конкретной конструкции стенда, числа и расположения источниковпитания в точке, обеспечивающей наименьшие помехи и наводки на аналоговый вход,15Работой АЦП 25 управляет один тактовый сигнал. Временная диаграммаработы приведена на Фиг,5 (графикиа, б, в). Выборка и производится через время порядка 15 нс после прохож-,дения переднего фронта первого тактового импульса АЦП (апертурная за-,держка Й). В период паузы междутактовыми импульсами 131 производит-.ся кодирование, а после прохождения 25переднего Фронта второго тактовогоимпульса й з с задержкой цифровоговыхода едкод выборки и поступаетна выход время СЙ, не более 50 нс).Таким образом, время преобразованияАЦП1Е -т - +Иое61где Е- частота преобразования(10 МГц),причем длительность тактового импуль-,са сз, не менее 20 нс. Яестиразрядный код с выхода АЦП 25 через шинный формирователь 29 поступает навходы данных ОЗМВИ 30 и на электронный коммутатор 15 который выполняет роль переключателя визуальногоконтроля, позволяющего отобразить нателевизионном мониторе 17 изображение, получаемое телевизионными камерами 5 и 23 (первый и второй каналы соответственно).Электрическая схема электронногокоммутатора 15 (фиг.б) включает 14элементов 2 И-НЕ 69-82, объединенныхпопарно по схеме ИЛИ и реализованныхна микросхемах типа 531 ЛА 9 П, состоящих иэ 4 элементов 2 И-НЕ с открытымколлектором и допускающих объединение выходов по схеме ИЛИ, Переключе 55ние каналов осуществляется двухпозиционным переключателем 83 типа МТ,Верхнее (по.схеме) положение - 1 Й -обеспечивает включение элементов2 И-НЕ 76 - 82 и блокировку элементов69 - 75, и разрешает прохождениесигналов от блока 24. В нижнем положении - 2 й - переключатель 83 определяет включение элементов 69 - 75 и блокировку элементов 76 - 82, Для повышения помехоустойчивости коммутирующие входы всех элементов 2 И-НЕ 69 -82 подключены к источнику питания через резисторы 84 и 85 (номиналом1,2 кОм), Резисторы 86 - 92 являются нагрузочными, номиналом 1 кОм,С выходов электронного коммутатора15 коды видеосигнала (6 разрядов) итактовый сигнал ЦАП поступают навходы цифроаналогового преобразователя 16,ЦАП 16 (Фиг.7) собран на микросхеме 1118 ПА 2 93 и включает резисторы94 и 95 и конденсатор 96. Основнымэлементом является быстродействующаямикросхема 93. Код видеосигнала и тактовая частота поступают от электрон.чного коммутатора 15 на входы Э, - Пи С блока 93. Входы Р - П д не используются и через резистор 94(3,3 кОм) подключаются к источникупитания 5 В. Блок 93 используется врежиме транзисторно-транзисторнойлогики (ТТЛ), поэтому инверсныевходы О,- П, не используются и остаются неподключенными.Необходимая Фазировка входногосигнала обеспечивается электроннымкоммутатором,15, поэтому инвертирующие входы Н и 1, соединены через резистор 95 (3,3 кОм) с источникомпитания +5 В,Для коррекции частотной характеристики блока 93 применен конденсатор 96 (емкостью 1 мкф), включаемыймежду источником питания 5 В и выводом коррекции блока 93, Выход быстродействующего цифроаналогового преобразователя подключен к входу телевизионного монитора 17, например, типа ВкгзВ 102.Тактовый сигнал на входе ЦАП 16.(фиг,5, графики г,д) представляетсобой последовательность импульсовдлительностью г. (15-30 нс), .причем положительный перепад тактовогоимпульса задержан на время(по 3рядка 20 нс) относительно момента установления кода соответствующей выборки на инФормационных входах ЦАП 16,Выходной анаиогоаЖ сигнал на выходеЦАП 16 устанавливается с задержкой й (не более 30 нс) относительно заднего фронта тактового импульса, Таким образом, общее время задержки от момента выборки при оцифровке до момента установления восстановленного сигнала, соответствующего данной выборке, равно и составляет величину порядка 150200 нс.Информационная магистраль "Общаяшина" 7 реализована многопроводнымкабелем, который используется длясоединения БВВИ б и 24, ЦП 8, КН 9,КВТ 10 и КП 11, а также соединениями, выполненными непосредственно нагенмонтажных панелях эуих блоков, Кабель представляет плоский шлейф изсклеенных проводников и имеет следующие основные характеристики: волновое сопротивление 100+20 Ом; погонное сопротивление 0,17 Ом/мколичество проводников 56 сигнальных и56 земляных,В качестве ЦП 8 применен процес сор СМ 2420, осуществляющий вычислительные операции и инициирующийобмен информацией, включающий встроенную память (объемом 248 кбайт ипроцессор с плавающей запятой).В качестве накопителя 12 можетбыть применен накопитель на гибкихмагнитных дисках, состоящий из двухблоков ЕС, связанный кабелемТ 011/Е 254 с общим контроллером 9 на. копителя типа В 922/003. Видеотерминал13. типа ВТА 2000-15, связанный кабелем Т 011/Е 308 с контроллером 1 О видеотерминала типа СМ 1420/402, в совокупности представляет алфавитноциФровой видеотерминал СМ 1420,7202,Блок 14 печати типа АЦПУ СМ 6305,связанный кабелем ТО 10/Е 292 с контроллером 11 печати типа, 1420/400,входит в састав устройства печатиСМ 1420,6305.Стенд работает следующим образом.Равномерно подсвеченный с помощьюлазера 1 и коллиматора 2 слайд 3имитирует изображение реального объекта, Это изображение Фурье-объективом 4 разлагается на пространственные спектральные составляющие (поинтенсивности пространственных час-., тот), преобразуемые телевизионной 8камерой 5 в видеосигнал, которыйоцифровывается и запоминается вБВВИ б.Во втором оптическом канапе осветитель 18 подсвечивает тест-объект19 (мира Фуко) и его изображение пере"косится оптической системой 20 на Фотокатод ЭОП 21, а иэображение с экра"на ЭОП 21 через оптическую систему22 поступает на телевизионную камеру 23, преобразующую его в видеосигнал, который затем оцифровываегсяи запоминается в БВВИ 24 (аналот.ично первому каналу)Таким образом, в БВВИ 6 и 24 находится оцифрованный кадр иэображений объекта наблюдения и тест-объекта. Контроль работы трактов Формиро 20 вания н оцифровки этих иэображенийосуществляется с помощью ЭК 15, ЦАП16 и ТМ 7, при этом достоверностьконтроля повышается за счет того, чгооператор наблюдает на экране ТМ 17изображение, сначала переведенное вкоды АЦП 25, а затем снова в видеосигнал ЦАП 16. ЦП 8 через магистр.ль7 выбирает элементьй напряжения П,из БВВИ 6 и 2; и производит обработку в соответствии с укаэанными операциями,При этом обмен информа-,ей и со-.Ответствующие командные сигналы меж"ду блоками 6, 8, 9 10,и 24 ини 35циируются только ЦП 8, Программа заботы, записанная на магнитндискенакопителя 2, передается в ЦП 8через КН 9 после набора соотве.ствующей команды на ЗТ 13, после чегоКЗТ 10 через магистраль 7 вызыва. тЦ 1; 8, который обращается сначалаКВТ 10 и опрашивает его, а затем переписывает информацию иэ накопителя12.45 Дальнейшая работа вплоть доокончания полного цикла обработки,идет под командой ЦП 8, причем обеспечивается вывод необходимой информации на ВТ 13 н блок 14 печати чере.-.блоки 10 и 11 соответственно, а промежуточные результаты по мере необходимости выводятся и считываются припомощи накопителя 12 и КН 9,После установки слайда 3 с нужным сюжетом и необходимых дисков внакопитель 12 включается аппаратура,Затем оператор контролирует качество изображения Фурье-спектра объектанаблюдения на телемониторе 17, ноль