Устройство для измерения расстояния между центрами двух изображений точечного объекта

(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ торско в город технологичеого политехВ.А.онова(71) Особое конструкское бюро "Омега" Нонического института(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУЦЕНТРАМИ ДВУХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ТОЧЕЧНОГО ОБЬЕКТА (57) Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в системах автоматической фокусировки обьективов телевизионного типа для определения дефокусировки, Целью изобретения является повышение точности измерения. Устройство для измерения расстояниями между центрами двух изображений точечного объекта содержит эталон 1, состоящий из двух концевых отражателей, объектив 2. источник света 3, конденсор-анаморфог 4, тест-объектив 5, диафрагму-светоделитель 6, оптический модулятор 7, оптико-электронный преобразователь (ОЭП) 8, синхронизатор 9, счетчик тактовых импульсов 1 О, аналого-цифровой преобразователь 11. умножитель 12, первый регистр 13, первый сумматор 14, второй регистр 15, второй сумматор 16, блок управления 17, делитель 18, третий и четвертый регистры 19 и 20, третий сумматор 21, индикатор 22, шину запуска 23, 1 з.п. ф-лы, 4 ил.1788597 где Хц 1, Хц 2 - координаты центров тяжести . изображений,10 Высокую точность измерения центров : тяжести дают алгоритмы "со взвешиванием", в которых координата центра определяется из выражения: 15,Ах ц=Агде - координата отсчета,А - вес отсчета,20 В телевизионных системах наиболее часто в качестве координаты используют номер элемента разлокения телевизионногорастра, а в качестве веса - значение амплитуды сигнала в координате,25 Целью изобретения является повышение точности измерения путем учета влияния энергетических характеристик сигнала.Укаэанная цель достигается тем, что вустройство, содеркащее последовательноЗ 0 располокенные на одной оптической осиисточник света, конденсор-анаморфог, ди. афрагму и светоделитель, который оптически связан двумя световыми потоками содной стороны через объектив с системойЗ 5 отражающих зеркал, а с другой стороны через оптический модулятор - с оптическимвходом оптико-электронного преобразователя (ОЭП), а также синхрогенератор и счетчик тактовых импульсов, при этом.40 синхровход ОЭП соединен с первым входомсинхрогенератора, а два синхровхода тактовых импульсов ЭОП соединены с вторым итретьим выходами синхрогенератора соответственно, дополнительно введены анало 45 го-цифровой преобразователь (АЦП), блокуправления, делитель, умножитель, четыререгистра, три сумматора и индикатор, приэтом вход АЦП соединен с выходом ОЭП,синхровход АЦП соединен с третьим выхо 50 дом синхрогенератора, а информационныйвыход ЛЦП соединен с первым входом умножителя и первого сумматора соответственно, выход счетчика тактовых импульсовподключен к второму входу умножителя, вы 55 ход которого соединен с первым входомвторого сумматора, первый вход блока управления соединен с - входами первого ивторого регистров и является входом запуска устройства, второй вход блока управле. Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано всистемахавтоматической фокусировки объ-ективов телевизионного типа для определения дефокусировки. 5Известно устройство для измерения линейных размеров частиц, содержащие блоксинхронизации, блок формироваиия рамки,ключ, триггер, блок формирования видеоим-пульсов, дифференциатор, блок нелинейного преобразования видеоимпульсов,содержащие каждый блок фиксации максимума производной дифференциатор и инвертор. Устройство позволяет определитьлинейные размеры объектов и расстояниемежду объектами по границам объектов, которые находятся дифференцированием сигнала, Недостатком данного устройстваявляется то, что при определении размеровне учитываются сведения об энергии объектов и их фбрме, что затрудняет иримейениеустройство для определения координатцентра тяжести объекта.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству являетсявыбранное в качестве прототипа устройстводля измерения координат центра пятна; содержащий пороговый элемент, генераторимпульсов, О-триггер, первый и второй Ттриггеры, первый, второй и третий счЕтчики,элемент 2 И, элемент ЗИ, первый и второймультИплексоры, ВЯ-триггер. Устройствопозволяет определить координаты центратяжести объектов и расстояния между объектами.через бинарное квантование видеосигнала,Недостатком данного устройства является низкая точность измерения, Бинарноеквантование сигнала, являясь наиболеепростой операцией преобразования аналогового сигнала в цифровой, вместе с темвносит большую ошибку и не эффективнопри наличии шумов в видеосигнале. Крометого, при бинарном квантовании не учитывается форма видеосигнала. Устройство несОдержит и блока компенсации фона илидругих средств для учета фоновой составляющей видеосигнала,Указанные недостатки затрудняют использование устройства для измеренияцентра пятна в системах автоматическсйфокусировки объективов, принцип действиякоторых основан на совмещении двух авщколлимациьнных изображений светящейсящели, (имеющих форму пятна), образованных с помощью концевых отражателей, расположенныхдиаметрально подействующему отвеостию фокусируемойоптической системы; Если оптическая система оказывается сфокусированной, коор 4динаты центров тяжести изображения совпадают. При расфокусировке существует линейный сдвиг изображений Л Г, определяемый по формулеЛ Г=Хц 1 Хц 2, 1788597третьим выходом блока управления, причемвыход первого мультйвибратора являетсячетвертым выходом блока управления, а вь 1 ход второго мультивибратора является пятым выходом блока управления,На фиг,1 представлена структурная схема устройства для измерения расстояниямежду центрами изображений точечногообъектива; на фиг. 2 - структурная схемаблока управления; на фиг,З - временныедиафрагмы, поясняющие процесс формирования сигналов управления; на фиг. 4 - видеосигнал, обрабатываемый устройством.Устройтство для измерений расстояниймежду центрами изображений точечногообьекта содержит: эталон 1, состоящий издвух концевых отражателей, объектив 2, источник 3 света, конденсор-анаморфог 4,тест-объектив 5, диафрагму-светоделитель6, модулятор 7 оптический, оптико-электронный преобразователь (ОЭП) 8, синхронизатор 9, счетчик 10 тактовых импульсов,аналого-цифровой преобразователь (АЦП)11; умножитель 12, регистры 13, 15, 19, 20,сумматоры 14, 16, 21, блок 17 управления,делитель 18, индикатор 22, шину запуска 23.Устройство для измерения расстояниймежду центрами изображений точечногообъекта работает следующим образом.По приходу сигнала "Пуск" по шине 23запукса (фиг. За) происходит обнуление повходу регистров 13 и 15, а сигнал с выходатриггера 24 разрешают работу счетчика 25и дешифратора 26 как распределителя им-пульсов. Синхронизатор 9 задает последовательности импульсов разложения исинхронизирующих импульсов (фиг. 36),атакже вырабатывает сигнал синхронизацииОЭП 8,Выделенный дешифратором 26 и элементом И 27 временный интервал соответствует активной области развертки ОЭП(фиг. Зв), Усиленный в блоке 29 этот сигналвоздействует на непрозрачную шторку и перекрывают один из световых пучков, идущих от источника света 3 нафоточувствительную поверхность ОЭП 8 через звенья. оптической системы 4-5-6-2-1-26. Второй световой пучек формирует нафоточувствительной поверхности ОЭП 8изображение Е точечного обьекта (фиг, 4 а).Счетчик тактовйх импульсов 10, послеобнуления синхронизирующим импульсом,во время активного хода телевизионнойразвертки подсчитывает число тактовых импульсов между синхроимпульсами и, тем саым, измеряя положение каждого 1-гоимпульса (элемента разложения). АЦП 11,аботающий синхронно с тактовыми имульсами, для каждого-го элемента форминия подключен к второму выходу синхрогенератора, первый выход блока управления подключен к электрическому входу оптического модулятора, второй выход блока управления соединен с первым входом 5 делителя, первый выход которого соединен с синхровходами третьего и четвертого регистров, а информационный выход - с информационными входами третьего и четвертого регистров, третий выход блока 10 управления соединен с синхровходом индикатора, четвертый, пятый выходы блока управления подключены соответственно к входам управления третьего и четвертого регистров, третий выход синхрогенератора 15 подключен к синхровходам первого и второго регистров и к синхровходу делителя, первый информационный вход которого соединен с информационным входом первого регистра и выходом первого суммато ра, второй вход которого подключен к, выходу первого регистра, второй информационный вход делителя соединен с информационным входом второго регистра и выходом сумматора, второй вход которого 25 подключен к выходу второго регистра, причем вь 1 ходы третьего и четвертого регистров через третий сумматор соединены с информационным входом индикатора, а также тем, что блок управления содержит триггер, 30 счетчик, дешифратор, два элемента И, два операционных усилителя; три мультивибратора и элемент ИЛИ, при этом информационный вход триггера является первым входом блока управления, синхровход счет чика соединен с первым входом первого и второго элементов И и является вторым вхо- дом блока управления, прямой выход триггера подключен к информационному входу счетчика и входу управления дешифратора, 40 информационный вход которого соединен с выходом счетчика, первый и второй выходы дешифратора подключены соответственно к второму входу первого и второго элементов И, выход первого элемента И соединен 45 с входом первого мультивибратора и входом первого операционногоусилителя, выход которого является первым выходом блока управления; выход второго"элемента И соединен с входом второго мультивибра тора и входом второго операционногоусилителя, выход которого является первым выходом блока управления, выход первого мультивибратора подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого является 55 вторым входом блока управления, выход , второго мультивибратора подключен к вто-мрому входу элемента ИЛИ и квходу третьего мультивибратора, выход которого соединен р с установочным входом триггера и является ирует двоичный код, соответствующий размаху видеосигнала А 1. Сформированный двоичный код умножается быстродействующим табличным умножителем 12 на двоичный код номера элемента 1, формируя произведение А 1 х 1,Накопление сумм ю Д1=1 . 1=1где М - число тактовь 1 х импульсов в строкерастра, осуществляет соответственно регистр 13, сумматор 14, регистр 15 и сумматор 16. Это происходит в таком порядке:мгновенное значение видеосигнала А илипроизведение А 1 х 1 поступает на первыйвход сумматоров, где складывается с присутствующим в данный момент предыдущим значением состояние .регистров.Суммы поступают на информационные входы регистров и записываются (передаютсяна выход регистра) по окончании элементаразложения В. В итоге по окончании интервала (фиг. Зв) на выходах сумматоров 14 и 16будут присутствовать значения указанныхсумм.Мульгйвибратор 31 по окончании временного интервала с выхода элемента И 27вырабатывает импульс для запуска делителя 18 (проходит через элемент ИЛИ 34) ивключения регистра 19 (фиг, 4 г),Частное от деления суммы А 1 х на1=1йА 1 перепйсывается на выход регистра 191=1сигналом "Конец измерения", вырабатывае. мым делителем 18 и поступающим на входзаписи регистра 19,Таким образом, будет получено значение центра тяжести изображения объектаодного из световых пучков ХцъВ следующей временном интервале,выделенном дешифратором 26 и элементомИ 28 (фиг. Зд). аналогичным образом произвбдится накопление сумм и определенияцентра тяжести изображения для второгоположения модулятора (7-2) Хц 2. РезультатХцг появляется на выходе регистра 20, Ком-бинационный сумматор 21 включен такимобразом; что выполняет операцию нахождения дефокусировки Р=Хц 1-Хцз, Значение дефокусировки отобракается индикатором 22по приходусигнала-включения индикации смультивибратора ЗЗ (фиг, Зж), который одновременно"служит"для возвращения всего.устройствав исходное состояние. Формула изобретения 1, Устройство для измерения расстояния между центрами двух изображений точечного объекта, содержащеепоследовательно расположенные на одной оптической оси источник света, конденсоранаморфог, диафрагму и светоделитель, который. оптически связан двумя световымипотоками с одной стороны через объектив с 10 системой отражающих зеркал, а с другой стороны через оптический модулятор - с оптическим входом оптико-электронногопреобразователя (ОЭП), а также синхронизатор и счетчик тактовых импульсов, при этом синхровход ОЭП соединен с первымвыходом синхрогенератора, а два синхровхода тактовых импульсов ОЭП соединены свторым и третьим выходами синхрогенерэтора соответственно, о т л и ч а ю щ е е с я20тем, что, с целью повышения точности измерения, введены аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок управления, делитель, умножитель, четыре регистра, три сумматора и индикатор, при этом вход АЦП соеди нен с выходом ОЭП, синхровход АЦПсоединен с третьим выходом синхрогенератора, а информационный выход АЦП соединен с первыми входами умножителя и первого сумматора соответственно, выход 30 счетчика тактовых импульсов подключен квторому входу умножителя, выход которого соединен спервым входом второго сумматора, первый вход блока управления соединен с В-входами первого и второго 35 регистров и является входом запуска устройства, второй вход блока управления подключен к второму выходу синхрогенератора, первый выход блока управления подключен к электрическому входу оптического 40 модулятора, второй выход блока управления соединен с первым входом делителя, первый выход которого соединен с синхровходами третьего и четвертого регистров, а информационный выход - с информацион ными входами третьего и четвертого регистров, третий выход блока управления соединен с синхровходом индикатора, четвертый, пятый выходы блока управления подключены соответственно к входам уп равления третьего и четвертого регистров,третий выход синхрогенератора подключен к синхровходам первого и второго регистров и к синхровходу делителя, первый информационный вход которого соединен с 55 информационным входом первого регистраи выходом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого регистра, второй информационный вход делителя соединен с информационным входом второго регистра и выходом второго сумма10 1788597 Мо К гп Составитель В.Филипехред М.Моргентал рректор Н.Ю Редактор Тираж Подписнорственного комитета по изобретениям и открь 113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Заказ 77ВНИИП м при ГКНТ С твенно издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 тора, второй вход которого подключен к выходу второго регистра, причем выходы третьего и четвертого регистров через третий сумматор соединены с информационным входом индикатора. 2, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок управления содержит триггер; счетчик, дешифратор, два элемента И, два операционных усилителя, три мультивибратора и элемент ИЛИ, при этом информационный вход триггера является первым входом блока управления, синхровход счетчика соединен с первыми входами первого и второго элементов И и является вторым входом блока управления, прямой выход триггера подключен к информационному входу счетчика и входу управления дешифратора, информационный вход которого соединен с выходом счетчика, первый и второй выходы дешифратора подключены соответственно к вторым входам первого и второго элементов И, выход первого элемента И соединен с входом первого мультивибратора и входом первого операционного усилителя, выход которого является первым 5 выходом блока управления, выход второгоэлемента И соединен с входом второго мультивибратора и входом второго операционного усилителя, выход которогО является первым выходом блока управления, 10 выход первого мультивибратора подключенк первому входу элемента ИЛИ, выход которого является вторым выходом блока управления, выход второго мультивибратора подключен к второму входу элемента ИЛИ и 15 к входу третьего мультивибратора, выходкоторого соединен с установочным входом триггера и является третьим выходом блока управления, причем выход первого мультивибратора является четвертым выходом 20 блока управления, а выход второго мультивибратора - пятым выходом блока управления,