Устройство для определения параметров движения изображения с колокольным распределением яркостей

Нпяте лс аф.":оскал ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскмкСоцмалмстмческм 1Реслублмк и 767791 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 20.11.78 (21) 2706620/18 - 24с прмсоелинением заявки М Гееударствеииый квмитет СССР до делам изебретеиий и открытий(72) Авторы изобретения Куйбышевский политехнический институт им. В. В, Куйбышева(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВДВИЖЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ С КОЛОКОЛЬНЫМРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ЯРКОСТЕЙ Предлагаемое устройство относится к области вычислительной техники, применяемой для измерения параметров движения, и может быть использовано для бесконтактного нэмерейия вибраций различных объектов и сред и компенсации внбрационного смаэа изображения.Для бесконтактного измерения вибраций объектов и сред применяют устройства определения параметров движения изображения 111.Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретению явля 1 О ется устройство т 21. Устройство содержит полупрозрачное зеркало, компенсирующую. диафрагму, фотоэлектронные умножители, отражающие зеркала, усилители постоянного тока,т 5 передающую телевизионную трубку с двухканальной отклоняющей системой, генераторы кадровой и строчной разверток.В этом устройстве преобразование перемещения светового пятна в выходные сигналы20 производится посредством обработки видеосигнала всего яркостного пятна. При колокольном распределении яркостей границы светового пятна - края колокола яркости - удалены на разные расстояния от его центра - верши. ны колокола. Причем в процессе измерения вследствие изменения запыленности атмосферы меняются как форма и размеры границ колокола яркости, так и значение максимума яркости в его вершине. Поэтому известное уст. ройство при измерении вектора вибрации изображения с колокольным распределением яркостей имеет изменяющуюся нелинейность и нестабильность преобразования, что обуслов. лнвает его низкую точность.Целью настоящего йзобретення является повьцценне точности измерения составляющих вектора вибрации изображения.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее передающую телеви- . зионную трубку, генераторы кадровой и строч ной разверток, два усилителя постоянного тока, введен -первый, и второй сумматоры, первая и вторая линии задержки, первый и второй блоки вычитания, нуль-индикатор, первый и второй синхронные детекторы, пер. вый н второй фильтры низких частот, синхрогенератор и регистратор. При этом фотокатод767791 10 55 передающей телевизионной трубки черезпоследоватсльно соединенные первую линиюзадержки и первый блок вычитания и черезпоследовательно соединенные вторую линиюзадержки и второй блок вычитания подключенсоответсТвенно к. первому н второму входамнуль. индикатора и подсоединен также непосрецственно к другим входам первого и второгоблоков вычитания, а выход нуль-индикаторачерез последовательно соединенные первыйсинхронный детектор, первый фильтр низкихчастот, первый усилитель постоянного тока,первый сумматор и через последовательно соединенные второй синхронный зтетектор, второйфильтр низких частот, второй усилитель постоянного тока, второй сумматор подключенсоответственно к первому и второму входамразвертки передающей телевизионной трубки.Выходы первого и второго усилителей постоянного тока соединены соответственно с первым и вторым входами регистратора, к входусинхронизации которого подключен первыйвыход синхрогенератора, второй выход которогосоединен с третьим входом нуль-индикатораи через генераторы кадровой и строчной 25разверток с другими входами соответственнопервого и второго синхронных детекторов, а"-вторые выходы генераторов кадровой и строч.ной разверток подключены к другим входамсоответственно первого и второго сумматоров,На чертеже представлена блок. схема предлагаемого устройства,Устройство содержит передающую телевизионную трубку-диссектор 1 с двухканальной отклоняющей системой, сумматоры 2, 3, формирующие напряжения для перемещения сканирующего пятна соответственно в кадровом и строчном направлениях, кадровую 4 и строчную 5 линии задержки, кадровый 6 и строчный 40 7 блоки вычитания, генераторы кадровой 8 и строчной, 9 разверток, нуль. индикатор 10, кадровый 11 и строчный 12 синхронные де. текторы, кадровый 13 и строчный 14 фильтры низких частот, усредняющие выходные 45 напряжения синхронных детекторов, синхрогенератор 15, синхронизирующий работу устрой ства в целом, кадровый 6 и строчный 17 усилители постоянного тока, регистратор 18.Работает устройство следующим образом,С вибрирующим объектом жестко связыва. ется точечный источник излучения, Оптическая - система - объектив - проецирует изображение точечного источника на фотокатод диссек. тора. Распределение яркостей в изображении является колокольным, что обусловлено высокочастотной фильтрашей объектива и размытостью иэображения из.за запыленности воздуха. Причем значение яркости в вершине 4колокола в процессе измерения меняется каквследствие изменения состава атмосферы,так и иэ.за неравенства коэффициента переда.чи оптической системы в различных точкахобъектива,Перемещение изображения линейно связанос вибрацией объекта. Генераторы кадровой 8.и строчной 9 разверток, синхронизируемыесинхрогенератором 15, через сумматоры 2 и 3управляют отклоняющей системой диссектора.Считывание изображения осуществляется пометоду строчно-кадровой развертки с частичным перекрытием соседних строк друг другом,что повышает разрешающую способность преоб.раэования. Видеосигнал с выхода диссектораопоступает непосредственно и через строчнуюлинию 5 задержки с малым временем задержки на входы строчного блока 7 вычитания.В процессе считывания строки строчный сигнал сначала возрастает и на выходе блока 7напряжение положительное, а затем после про.хождения максимума уменьшается и на выходе блока 7 напряжение отрицательное. Момент смены знака на выходе блока 7 означает момент появления максимума строчногосигнала, Выходной сигнал диссектора поступает также непосредственно и через кадровуюлинию 4 задержки с временем задержки, равным строчному периоду, на входы кадровогоблока 6 вычитания. В процессе считывания кадра разность текущего и предыдущего строчных сигналов сначала положительная, затем отрицательная, Момент смены знака на выходе блока 6 означает, что была лросканирована строка, проходящая через вершину колокола яркости,Двухвходовой нуль-индикатор 10, синхрони зируемый синхрогенератором, выдает импульсв момент одновременного появления на своихвходах нулевых напряжений. Таким образом,этот импульс индуцирует момент появлениямаксимума значения сигнала сканированиястрочно-кадрового растра движущегося изображения, т.е. момент "накрытия" аппертуройдиссектора вершины колокола яркости. Этотимпульс подается на входы кадрового 11 истрочного 12 синхронных детекторов, уп.равляемых генераторами кадровой и строчной разверток. Моменты появления максиму.ма значения видеосигнала относительно середин кадрового и строчного; периодов определяют смещение изображения в кадровом истрочном направлениях относительно центрарастра. Импульсы, длительность которых пропорциональна величине, а знак - направлениюсмещения в кадровом и строчном направлениях, с выходов синхронных детекторов пос.ле усреднения фильтрами 13, 14 низкойчастоты поступают на входы усилителей 16, 17 постоянного тока. В том случае, когда изображение колокола яркости своей вершиной находится точно в середине фотокатода диссек. тора, выходные сигналы у усилителей равны нулю и центр растра совпадает с центром фотокатода.В случас смещения изббраження относитель. но центра фотокатода на выходах усилителей появляются соответствующие напряжения, кото рые, суммируясь в сумматорах с напряжения. ми кадровой и строчной раэверток, смещают растр до совпадения его центра с вершиной колокола яркости. Таким образом, смещение растра компенсирует смещение изображения, При этом выходные напряжения усилителей пропорциональны смещению изображения в кадровом и строчном направлениях. Эти напряжения поступают в регистратор 18, синхро. низируемый синхрогенератором. Там они пре. о разуются в выходные сигналы - частоты, бамплитуды и фазы кадровой и строчной составляющих вектора вибрации изображения.Использование строчно. кадровой развертки с частичным перекрытием строк выгодпо от 25 личает предлагаемое устройство, так как значительно повышает разрешающую способность преобразования. Кроме того, экстремальная обработка сигнала повышает точность и номехозащищенность устройства, так как уменьшает влияние неравномерности коэффициента передачи оптической системы и влияние изме. пения состава атмосферы, В предлагаемом устройстве реализуется метод уравновешиваю. щего преобразования, обеспечивающий высо 35 кие метрологические характеристики.Предлагаемое устройство может с успехом применяться при бесконтактном измерении вектора вибрации различных объектов. 7 б 7791 6ного тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения составляющих вектора вибрации изображения, в него дополнительно введены первый и второй сумматоры, первая и вторая линии задержки, первый и второй блоки вычитания, нуль индикатор, первый и второй синхронныедетекторы, первый и второй фильтры низкихчастот, синхрогенератор, регистратор; причем фотокатод передающей телевизионной трубки через последовательйо"йединеннйе первую линию задержки и первый блок вычитания и через последовательно соедййенньте вторую ли.нию задержки н второй блок вычитания подключен соответственно к первому и второму входам иуль-индикатбра и подключен также непосредственно к другим" входам первого и второго блоков вычитания; а выход нуль-индикатора через последовательно соединенные первый синхронный детектор, первый фильтр низких частот, первый усилитель постоянного тока, первый сумматор и через последовательно соединенные второй синхронный детектор, второй фильтр низких частот,второй усили.тель постоянного тока, второй сумматор под.ключен соответственно к первому и второму входам развертки передающей телевизионной трубки, а выходы первого и второго усилителей постоянного тока соединены соответствен.но с первым и вторым входами регистратора, к входу синхронизации которого подключен первый вйход синхрогенератора, второй выход которого соединен с третьим входом нуль-индикатора и через генераторы кадровой и строчной раэверток с другими входами соответственно первого и второго синхронных детекторов, а вторые выходы генераторов кадровой и строчной разверток подключены к другим входам соответственно первого и второго сумматоров.формула иэ обретения Устройство для определения параметров движения изображения с колокольным распреде 45 лением яркостей, содержащее передающую телевизионную трубку, генераторы кадровой и строчной разверток, два усилителя постоянИсточники информации,принятые во внимайие при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Юф 378896,кл. 6 06 6 9/00, 1971,2. Полоник А. С. Телевизионная автоматика. "Энергия", 1970, с. 71, 72 (прототип).767791 Составитель Т. ИвановТехред А, Ач дактор И. Грузо Заказ 7197/46 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 751 НИИПИ Государственного по делам изобретений и 13035, Москва, Ж - 35, Ра омитета СС ткрытийушская наб Корректор И. МускаПодписное