Корреляционный измеритель скорости движения изображения

(21) 3602 (22) 07.0 (46) 23.0 (72) В.В. (53) 531. (56) 1. А У 917625, (прототип ль я мре УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕ ИЙ И ОТНРЫТИИ 76/18-10(54)(57) КОРРЕЛЯЦИОННЫИ ИЗМЕРИТЕЛЬСКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащий объектив, в фокальной плоскостикоторого вдоль направления движенияизображения установлен светочувствительный прибор с зарядовой связью,основной и промежуточный выходыкоторого через усилители подключенык входам блока вычитания, а егоуправляемый вход соединен с выходомперестраиваемого генератора сдвиговыхимпульсов, выход которого подключенк регистратору, а управлый вход -к выходу экстремального гулятора80, 1093977 о т л и ч а ю щ и й с я тем,:что,с целью повышения точности и быстродействия, в него введены второйсветочувствительный прибор с зарядо,вой связью, совпадающий по длине спервым, но с другим количествомноминальных элементов, расположенныйв фокальной плоскости объектива вдонаправления движения, два дополнительных усилителя, блок вычитанияинтегрирующий усилитель, инвертирующий интегрируюций усилитель и сумматор, при этом основной и промежуточный выходы второго светочувствительного прибора с зарядовой связьючерез дополнительные усилители подключены к выходам второго, блока вычитания, выходы обоих блоков вычитаниячерез интегрирующий усилитель иинвертирующий интегрирующий усилитель соединены с входами суммирующе"го устройства, выход которогоподключен к входу экстремального регуляторИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости движения изображения подстилающей поверхности или средыв,.различных устройствах автоматики, например для измерения скорости изображения в устройствах компенсации скоростного смаза при аэрофотосъемке.Наиболее близким к предлагаемому является корреляционный измеритель скорости движения изображения, содержащий объектив, в фокальной плоскости которого вдоль направления движения изображения установлен светочувствительный прибор с зарядовой связью, основной и промежуточный выхо- э- ды которого через усилители подключены к входам блока вычитания, а его управляемый вход соединен с выходом перестраиваемого генератора сдвиговых импульсов, выход которого подключен к регистратору, а управ- ляемьпЪ вход - к выходу экстремального регулятора Г 1 3. Недостатками известного устрой" ства являются сравнительно низкие быстродействие и точность измерения скорости, обусловленные поиском экстремального значения корреляционной функции.Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерения скорости движущейся поверхности.Поставленная цель достигается тем, что в корреляционный измеритель скорости движения изображения, содержащцй объектив, в фокальной плоскости которого вдоль направления движения изображения установлен светочувствительный прибор с зарядовой связью, основной и промежуточный выходы которого через усилители подключены к входам блока вычитания, а его управляемый вход соединен с выходом перестраиваемого генератора сдвиговых импульсов, выход которого подключен к регистратору, а управляемый вход - к выходу экстремального регулятора, введены второй светочувствительный прибор с зарядовой связью, совпадающий по длине с первым, но с другим количеством номинальных элементов, расположенный в Фокальной плоскости объектива вдоль направления движения, два дополнительных усилителя, блок вычитания, интегрирующий усилитель, инвертирующий интегрирующий усилитель и сумматор, при этом основной51 О15 и промежуточный выходы второго светочувствительного прибора с зарядовой связью через дополнительныеусилители подключены к входам второго блока вычитания, выходы обоих блоков вычитания через интегрирующий усилитель и инвертирующий интегрирующий усилитель соединены с входами суммирующего устройства, выход которого подключен к входу экстремального регулятора.Выход и отвод от одного из элементов светочувствительного линейного прибора с зарядовой связью через соответствующие усилители воспроиз" ведения подключены к выходам блока вычитания, а управляющий вход соединен с выходом того же перестраиваемогогенератора сдвиговых импульсов.20Выходы блоков вычитания подключены к идентичным интегрирующим усилителям, причем один из них выполненпо инвертирующей схеме, выходы кото рых соединены с соответствующими входами блока суммирования, которыйподключен к последовательной цепи,в которую входят экстремальный регулятор, генератор сдвиговых импульсов ЗО и регистратор скорости.На чертеже показана структурнаясхема предлагаемого измерителя.Устройство содержит объектив 1,через который оптическое изображение 35подстилающей поверхности 2 проецируется на светочувствительные поверхности линейных приборов 3 и 4 сзарядовой связью (ПЗС) и расположенных вдоль линии движения изображения. Лийейный ПЗС 3 состоит изВ номинальных элементов. Он предназначен для преобразования световогопотока в электрический сигнал. Номинальный элемент ПЗС с номером1 (1(1 ( И) имеет отвод, Номерэтого элемента определяет световуючувствительность предлагаемогоизмерителя. Отвод не нарушает целостности зарядового пакета. Через усилитель 5 воспроизведения он соединенс соответствующим входом блока 6вычитания. Выход линейного ПЗС 3также подключен через усилитель 7 краздельному входу блока вычитания.55Выход блока вычитания соединен свходом интегрирующего усилителя 8,Схема, содержащая линейный ПЗС Ф,усилители 9 и 10 воспроизведения, блок 11 вычитания и инвертирующий1093977 3интегрирующий усилитель 12, подобна пеовой. Отличие лишь в том, что линейный ПЗС 4 при равной общей длине с линейным ПЗС 3 содержит И номинальных элементов (И) Ю) и отвод сделан от номинального элемента с номером 1(1 ( 1 2 ( И) . Выход интегрирующего усилйтеля 8 и выход инвертирующего интегрирующего усили,теля 12 соединены с соответствующими 10 входами блока 13 суммирования, выход которого подключен к входу экстремального регулятора 14, выход которого подключен к управляющему входу генератора 15 сдвиговых импульсов, 15 предназначенногодля продвижения зарядовых пакетов вдоль линейного ПЗС, Один из выходов генератора 15 сдвиговых импульсов подключен к входам линейных ПЗС, а второй - к входу 20 регистратора 16 скорости. Регистратор скорости предназначен для определения по частоте следования зарядовых пакетов величины скорости оптического изображения, 25Устройство работает следующим обрдзом.Изображение подстилающей поверхности 2 объективом 1 проецируется на светочувствительные поверхности . линейных ПЗС 3 и 4, Направление движения изображения в фокальнай плоскости объектива совпадает с направлением движения. зарядовых пакетов в линейных ПЗС. Очевидно, что на З 5 выходах линейных приборов с зарядовой связью сигнал будет максимальным в том случае, если скорость продвижения зарядовых пакетов равна скорости движения изображения по светочувствительной поверхности линейного ПЗС. Так как размеры ячеек вдоль направления движения у линейных приборов "ф с зарядовой связью различны, следовательно скорости движения изображения, соответствующие максимальному , сигналу на выходе прибора с зарядовой связью, при равенстве частот следования сдвиговых импульсов также будут различными. Частоту следования 5 О сдвиговых импульсов определяет генератор 15 сдвиговых импульсов, выход которого подключен к входам обоих линейных ПЗС. Эта частота задается такой, чтобы рассогласование между скоростью движения изображения и скоростями продвижения зарядовых пакетов было равным. 4При увеличении скорости движения изображения из-за увеличения "скоростного" смаза напряжения на выходе и отводе линейного ПЗС 4 будут меньше отличаться один от другого и амплитуда шумоподобного сигнала на выходе блока 11 вычитания уменьшится. Одновременно "скоростной" смаэ у линейного ПЗС 3 уменьшится, напряжение на выходе увеличится и будет больше отличаться от напряжения на отводе, при этом амплитуда сигнала на выходе блока 6 вычитания увеличится. При уменьшении скорости движения изображения соответственно амплитуда сигнала на выходе блока 11 вычитания увеличится, а на выходе блока 6 вычитания - уменьшится. Интегрирующие усилители 8 и 12 усредняют и усиливают до определенной величины шумоподобные дискретные сигналы, поступающие на их входы. При равенстве рассогласования в скорости движения оптического изображения вдоль светочувствительных слоев приборов с зарядовой связью и скоростями продвижения зарядовых пакетов, подобрав соответствующие коэффициенты .усиления, можно добиться того, что на выходах интегрирующих усилителей будут равные по величине сигналы. После сложения этих сигналов в блоке 13 суммирования на его выходе сигнал отсутствует. При увеличении или уменьшении скорости движения изображения на выходе одного из интегрирующих усилителей сигнал увеличится, на выходе другого - уменьшится. Следовательно, напряжение на входе блока суммирования отлична от нуля.Экстремальный регулятор 14 такуправляет частотой следования сдви-.говых импульсов генератора, что сигнал на выходе блока суммирования рав. ,няется нулю. Введение в конструкцию дополнитель ных блоков и устранение счетчиков и логических схем позволяет получить дифференциальный корреляционный измеритель скорости изображения, обеспечивающий выход системы в область экстремума без поисковых. колебаний. Кроме того, разностная характеристи-. ка в области равновесия системы имеет1093977 Впи заказ 3416/3 б тирам 823 поимиаиааФилиал ППП 1 Патеят", г.Уагород, ул.Проектная, 4 значительно большую крутизну, чемхарактеристика на входе регистраторав предыдущей схеме в области экстремума, что определнет точность и повыщенную чувствительность системы квходным сигналам.