Устройство формирования тепловизионного изображения

" МЗЩ" ..- ТВЕ; БИБЛИОТЕКА ИСАНИЕ ИЗОБРЕ йи ЕПию не- баГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1358110, кл, Н 04 й 5/33, 1985,(54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ТЛОВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к телевидени может быть использовано в сйстемахразрушающего контроля, созданных на зе пироэлектрического видикона, Цель изобретения - повышение качества индуцируемого теплового изображения. Устройство содержит тепловизионную камеру 1, блок синхронизации 2, два коммутатора 3 и 4, аналого-цифровой преобразователь 5, блок памяти 6, блок отображения 7, операционный усилитель 8 и цифроаналоговый преобразователь 9. Взаимовычитание аналоговых сигналов позитивного и негативного кадров позволяет производить цифровое квантование не суммарного, а усиленного сигнала, и тем самым значительно улучшить качество изображения тепловизионной информации.1 ил.Поставленная цель достигается тем, что в .устройство формирования тепловизионного изображения. содеркащее тепловизионную камеру; синхровход которой 30 соединен с первым выходом блока синхронизации и управляющим входом блока отображения, с которым последовательно соединен первый коммутатор, второй коммутатор, АЦП и блок памяти, введены операционный усилитель, суммирующий вход которого соединен с первым сигнальным входом второго коммутатора и сигнальным выходом камеры, и АЦП, выход которого 40 соединен с выходом блока памяти; информационный вход которого соединен с выходом АЦП, а выход ЦАП саедйнен с первым сигнальным входам первого коммутатора, управляющий вход которого соединен с вы ходом состояния обтюратора камеры и с управляющим входом первого коммутатора, второй сигнальный вход которого соединен с выходом второго коммутатора и сигнальным входом АЦП, тактовый вход каторога соединен с синхранизирующим вхо 50 дом блока памяти и вторым выходом блока синхронизации, третий выход которого соединен с упрвляющим входом блока памяти,НовыМи существенными признаками предлагаемого устройства являются введение операционного усилителя, ЦАП и свя 55 зей, отражающих новую организациювзаимодействия между элементами устройства,Изобретение относится к телевидениюи может быть использовано в системах неразрушающего контроля, созданных на базе пироэлектрического видикана,Ближайшим по своей технической сущности к предлагаемому является устройство, которое содержит тепловизионнуюкамеру с синхрагенератором, соединеннуючерез АЦП с сумматором, выход которогочерез второй блок памяти соединен с видеапроцессором, вход сумматора соединенчерез второй коммутатор и первый блок памяти с вторым входом сумматора и первымвходом первого коммутатора, выход которога соединен с влдеопросмотровым блоком, 15а первый вход - с выходом второго блокапамяти.Устройство-прототип обладает недостатком - неэффективным кодированиеманалогового сигнала, так как мало число 20уровней квантования, приходящихся на полезный сигнал, Эта обстоятельство снижаеткачество индицируемых тепловизионйых .изображений,Цель изобретения -повышение качества индицируемаго тепловогоизображения. Новя совокупность известных элементов позволяет значительно увеличить эффективность кодирования пиросигнала - как минимум вдвое для реального сигнала, и тем самым повысить качество индицируемого теплового изображения.На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - формирование результирующего кадра.Устройство содержит (Фиг. 1) тепловизионную камеру 1, блок 2 синхронизации, первый 3 и второй 4 коммутаторы, АЦП 5, блоки памяти 6 и отображения 7, операционный усилитель 8 и ЦАП 9.инхровход теплавизионной камеры 1 соединен с первым выходам блока 2 синхронизации и управляющим входом блока 7 отображения, выход состояния обтюратора - с уйравля 1 ащими входами первого 3 и второго 4 коммутаторов, а сигнальный выход - с первым сигнальным входом коммутатора 4 и суммирующим входом операционного усилителя 8, второй выход блока 2 подключен к синхровходам АЦП 5 и блока 6 памяти, а третий - к управляющему входу блока 6, Выход коммутатора 3 соединен с сигнальным входом блока 7, первый сигнальный вход - с вычитающим входом усилителя 8 и выходом ЦАП 9, а второй - с сигнальным входом АЦП 5 и выходом коммутатора 4, второй сигнальный вход которого подключен к выходу усилителя 8, Выход АЦП 5 соединен с информационным входом блока 6, выход которого подключен ко входу ЦАП 9.На фиг. 2 обозначены;а - сигнал состояния обтюратора, своим уровнем "1" задающий пОступление позитивного, а "0" - негативного кадров; .б - пиросигнал камеры 1, содержащий в себе пьедестал О, уровень "0" кадрового гашения и информативные сигналы позитивного Р и негативного И кадров;в - результат вэаимовычитания позитивнога и негативного кадров;г - выход операционного усилителя 8.Реализованный вариант предлагаемого устройства предназначен для формирования тепловизионного изображения размерностью 256 х 256 х 8 бит и длительностью отображения одного элемента разложения 150 нс. Коммутаторы 3; 4 выполнены на аналоговом коммутаторе К 590 КНЗ. АЦП 5 выполнен на основе К 1107 ПВ 2, усилитель 8 - на К 154 УД 4, ЦАП 9 - на К 1118 ПА 1. Блок 2 выполнен на основе серии К 555. Блок 6 содержит узлы памяти, выполненные на К 565 РУ 5, и выходной регистр - на К 555 ТМ 8,Устройство работает следующим абразам, 178668310 15 20 25 30 35 40 кретного среднего значения полезного 45 сигнала.В течение следующего позитивного кадра коммутатор 3 подключает к сигнальному входу блока 7 выход ЦАП 9. Запомненный в блоке 6 в течение предыдущего 50 негативного кадра усиленный результирующий сигнал считывается из блока 6 и, преобразованный в ЦАП 9 в аналоговую форму, индицируется в блоке 7, В блоке же 6 запо 55 Блок 2 синхронизации формирует сигналы развертки и дискретизации изобракения, а также управления выборкой памяти и синхронизации рабаты обтюратора,С сигнального выхода тепловизионной камеры 1 поступает полезный сигнал на уровне 0 пьедестала, формируемого за время обратного хода луча по строке в режиме эмиссии вторичных электронов. Амплитуда полезного сигнала значительно меньше сигнала пьедестала. При открытом обтюраторе (фиг. 2 а) полезный сигнал Р имеет положительную полярность относительно О, при закрытом - полезный сигнал й имеет отрицательную полярность (фиг. 2 б) В течение негативного кадра коммутатор 4 подключает к сигнальному входу АЦП 5 выход операционного усилителя 8, а коммутатор 3 подключает к сигнальному входу блока 7 отображения выход коммутатора 4. Пиросигнал негативного кадра поступает на суммирующий вход усилителя 8, Одновременно из блока 6 считывается предыдущий позитивный кадр, который преобразуется в ЦАП 9 в аналоговую форму и поступает на вычитающий вход усилителя 8, Полученный разнастный сигнал (фиг., 2 в) усиливается до величины, максимальное значение которой соответствует максимальному коду на выходе АЦП 5, откуда оцифрованный усиленный Результирующий сигнал поступает на запись в блок 6 памяти. Одновременно усиленный результирующий сигнал поступает на индикацию в блок 7. Результат обработки пиросигнала в усилителе 8 (фиг.,2 г) можетбыть выражен, как П 0 - М) - (О + Р) К = 2 К Р Длл получения положительной поляр, ности результирующего сигнала использу.ется инверсный выход усилителя 8. Коэффициент К передачи усилителя 8 подбирается оператором в зависимости от канминается сигнал текущего позитивного кадра.Таким образом осуществляется дискретизация во всем диапазоне АЦП и последующая индикация полезной составляющей п расигнала, поступающего с тепловизионной камеры.В известных устройствах суммарныйаналоговый сигнал, содержащий составля 5 ющие Р, М, О, преобразуется с помощьюАЦП в цифровой код, который подвергаетсяцифровой же обработке - покадровому вычитанию на сумматоре. Вычитание цифровогосигнала негативного кадра из сигнала позитивного кадра приводит к взаимному вычитанию сигналов пьедестала большойамплитуды и сложению относительно небольших полезных сигналов обоих кадров.Результирующий цифровой сигнал; преобразованный затем в аналоговую форму, составляет лишь незначительную частьсуммарного аналогового сигнала, Это снижает качество индицируемого тепловогоизображенйя объекта,В данном устройстве взаимовычитаниеаМалбговъйсигналов"йозйтйвного и негативного кадров позволяет производйть цифровое квантование не суммарного, аусилейного разйостного сигйала и тем самым значительно улучшить качество отображения тепловизионной информации.Учитывая, что в реальном пиросигналесреднее значение полезного сигнала составляет- примерно 0,25 значения сигналапьедестала, представление тепловизионного изображения в описанном устройствеулучшается в сравнении с прототипом, какминимум, в 2 раза.Формула изобретенияУстройство формирования тепловизионного изображения, содержащее теплови. зионную камеру, синхровход которойсоединен с первым выходом блока синхро. низации и управляющим входом блока отображения, последовательно соединенныепервый коммутатор и блок отображения,второй коммутатор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и блок памяти, о т л и ча- ю щ е ес я тем, чго, с целью повышениякачества индуцируемого теплового изображения, в него введены операционный усилитель, суммирующий вход которогосоединен с первым сигнальным входом второго коммутатора, и сигнальным выходомтелевизионной камеры, и цифроаналоговыйпреобразователь (ЦАП), вход которого соединен с выходом блока памяти, информационный вход которого соединен с выходомАЦП, а выход ЦАП соединен с первым сигнальным входом первого коммутатора и вычитающим входом операционногоусилителя,выход которого соединен с вторым сигнальным входом второго коммутатора, управляющий вход которого соединен свыходом состояния обтюратора телевиэи1786683 И, Боженкоргентал Коррек Редак СоставителТехред М Максимишинец 3 258 о Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 онной камеры и с управляющим входом первого коммутатора, второй сигнальный вход которого соединен с вйходом второго коммутатора и сигнальным входом АЦП, тактовый вход которого соединен с синхронизирующим входом блока памяти и вторым выходом блока синхронизации, третий выход которого соединен с управляющим входом блока памяти,5