Устройство для автоматического совмещения растров

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 970729(61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 080481 (21) 3272351/18-09 151) М. Кл.з с присоединением заявки И 9 -Н 04 к 9/09 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийОпубликовано 3(11082.Бюллетень М 40 Дата опубликования описания 30, 10. 82(71) Заявите Ленинградский институт авиационного при 54) УСТРОЙСТВО ДЛ СОВМЕЩЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОСТРОВ ры Изобретение относится к телевидению, а именно к устройствам для автоматического совмещения растров в многотрубочных, в том числе спектрозональных и цветных передающих телевизионных камерах, и может быть использовано в тех областях, где есть необходимость в длительном поддержании точного совмещения иэображений с выходов многотрубчатых передающих телевизионных (ТВ) камер.Известно устройство для автоматического совмещения растров,.содержащее последовательно соединенные первый датчик видеосигнала, первый блок задержки, детектор ошибки, блок управления сигналом совмещения, второй датчик видеосигнала, выход которого прямо подключен ко второму входу де . тектора ошибки, а через последовательно соединенные блок управления задержкой и второй блок управления задержки соединен с третьим входом детектора ошибки. Устройство также содержит синхронизатор и детектор оптимального сигнала совмещения, Выход синхронизатора подключен к входам синхронизации детектора ошибки и детектора оптимального сигнала совмещения, Кроме того, устройство. включает два коммутатора, которыевыполняют роль концевых выключателей, т.е. детекторов нахождения накраю, два блока запрета, элемент ИЛИи блоки установки в среднее положение и возврата на оптимум. Эти блокислужат для того, чтобы по командес детектора оптимального сигналасовмещения перевести устройство изрежима совмещения в режим слеженияза совмещением, Данное устройствоосуществляет совмещение растров первого и второго датчиков видеосигнала по положению, т.е. центрируетрастры, а также совмещает и размерастров. Оценка рассовмещений производится в детекторе ошибки, который осуществляет сравнение функций 20, взаимной корреляции видеосигналов,имеющих различную взаимную задержку. Сигнал с выхода детектора ошибки, характеризующий рассовмещения,воздействует на блок управления сигвалов совмещения, который и изменяет величину сигналов совмещения,воздействующих на второй датчик видеосигнала. Характерной особенностьюданного устройства является наличиедетектора оптимального сигнала совЗ 0 мещення, который в момент достиже 97072965 ния оптимального совмещения вырабатывает соответствующую командуНедостатком данного устройства является наличие дифференциальных геометрических искажений, вызванных различием ФОС, выражающееся и том, что различные участки растра совмещены по-разному. Так, например, в передающей камере КТдопуск на несовмещение иэображений, вызванное дифФеренциальными геометрическими искажениями, составляет в цент ральной зоне диаметром 0,8 Н 30 нс, в центральной зоне диаметром 1 Н 80 нс и в остальной части растра до 160 нс, т,е. до 2 - 2,5 элементов иэображения.Цель изобретения - повышение точности совмещения растров.указанная цель достигается тем, что в устройство для автоматического совмещения растров, содержащее по О следовательно соединенные первый датчик ТВ сигнала, первый блок задержки, детектор ошибки и блок управления сигналом совмещения вход которого подключен к первому входу 25 детектора оптимального сигнала совмещения, второй вход которогоподключен к первому выходу синхронизатора, куда также подключен вход ". синхронизации детектора ошибки, 30 второй вход которого соединен с вы. ходом второго блока задержки;, вто- . рой датчик ТВ сигнала, введены последовательно соединенные блок адресации, первый ключ, генератор стро ба и второй ключ, выход которого од. новременно подключен к входу второго блока задержки и третьему входу детектора ошибки, а сигнальный вхОд второго ключа соединен с выходом вт 4 О рого датчика ТВ сигнала, также введены сумматор, формирователь сигнал коррекции, блок управления режимом работы, блок памяти и третий и четвертый ключи, управляющие входы которых подключены к управляющему входу первого ключа и выходу блока управления режимом работы, первый вход которого подключен к выходу детектора оптимального сигнала совмещения и первому входу блока адресации, второй выход которого подключен ко второму входу блока управления режимом работы, а третий выход подключен к адресному входу блока памяти, выход которого подключен к первому входу сумматоар, второй вход которого подключен к выходу блока управления сигналом совмещения, а выход - к входу второго датчика ТВ сигнала, причем вход формирователя сигнала 60 коррекции подключен к выходу детектора ошибки, а выход - к сигнальному входу третьего ключа, выход которого подключен к информационному входу блока памяти, кроме того, выход четвертого ключа подключен ковходу генератора строба, а сигнальный вход - ко второму выходу синхронизатара, первый выход которого также подключен ко второму входу блока адресации.На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.Устройство для автоматического совмещения растров содержит первый датчик 1 ТВ сигнала, первый блок 2 задержки, детектор 3 ошибки, блок 4 упрачления сигналом совмещения, детектор 5 оптимального сигнала совмещения, синхронизатор б, второй блок 7 задержки, второй датчиК 8 ТВ сигнала, блок 9 адресации., первый ключ 10,генератор 11 строба, второй ключ 12, сумматор 13, формирователь 14 сигнала коррекции, блок 15 управлениярежимом работы, блок 1 б памяти, третий ключ 17 и четвертый ключ 18. Устройство работает следующим образом.ТВ сигналы с выходов датчиков 1и 8 ТВ сигнала поступают на входысоответствующих блоков 2 и 7 эадержки, где получают фиксированные задержки. Равенство или кратность величин задержек в блоках2 и 7 определяется конкретной схемой детектоар 3 ошибки. При наличии рассовмещения растров в датчиках 1 и 8 ТВ сигнала на выходе детектора 3 ошиб- . ки возникает сигнал ошибки, который воздействует на блок 4 управления сигналом совмещения, и через сумматор 13 сигнал с блока 4 управления сигналом совмещения совмещает растры в датчиках 1 и 8 ТВ сигнала. После достижения совмещения по центровке и размеру растра экстремальная система авторегулирования будет совершать незначительные колебательеые движения относительно оптимума совмещения. При этом на выходе детектора 3 ошибки будет с определенной частотой меняться знак сигнала ошибки, характеризующего рассовмещения, Сигнал с выхода детектора ошибки 3 поступает на первый вход детектора 5 оптимального сигналасовмещения,. на второй вход которого поступают сигналы от синхронизатора б. Детектор 5 оптимального сигнала совмещения фиксирует наличие определенного числа смен знака сигнала на выходе детектора ошибки занекоторый период времени и вырабатывает сигнал достижения оптимального совмещения двух растров. Этот сигнал поступает на первый вход блока управления режимом работы 15 (который в простейшем случае мсжет быть выполнен, например, в виде триггера или регистра), который меняет свое состояние именяет сигнал на своемвыходе с сигнала "Совмещение" на сиг.нал ."Коррекцияф. При этом на управляющие входы первого 10, третьего 17и четвертого 18 ключей поступает сигнал, который открывает первый 10 итретий 17 ключи и закрывает четвертый 8. В режиме совмещения на генератор 11 строба через четвертый ключ18 от синхронизатора 6 поступали импульсы, которые формировали пространственный строб большого размера вцентре иэображения, например размером в 0,5 общей площади растра. В режиме фКоррекция" на генератор 11строба через открытый первый ключ 10начинают поступать импульсы с первого выхода блока 9 адресации, которые соответствует пространственновременному положению. корректируемогоучастка иэображения. Развертка формирования корректирующего сигнала,соответствующая развертке памяти вблоке 16 памяти, начинается в левомверхнем углу иэображения, а блок 16памяти является устройством дискретного действия с ограниченным объемом памяти, .хотя, в принципе., этомог бы быть и аналоговый блок памяти, не обладающий в том числе и временной дискретизацией. Таким образом, на участке, соответствующем левому верхнему углу иэображения в начальный период формирования сигналакоррекции, возникает строб, который,воздействуя на второй ключ 12, будет пропускать на детектор 3 ошиб-.ки лишь ТВ сигнал, соответствующий 35во времени этому стробу. Детектор 3ошибки будет определять лишь ошибку совмещения, соответствующую этомуучастку изображения, и эта ошибкасовмещения будет прямо зависеть от 4 О.дифференциальных,. геометрическихискажений, вызванных различием ФОСмежду собой. Сигнал ошибки с выходадетектора 3 ошибки поступает .на первый вход детектора 5 оптимальногосигнала совмещения и на формирователь 14 сигнала коррекции. С выхода Формирователя 14 сигнала коррекции через третий ключ 17 сигнал .коррекции поступает на информационныйвход блока 16 памяти и записываетсяв ячейку памяти, соответствующую адресу, поступающему на адресный входблока 16 памяти с третьего выходаблока 9 адресации. В свою очередь,адрес, формируемый блоком 9 адресации, определяет пространственно-временное положение строба на выходегенератора 11 строба и поступает наего вход через открытый первыйключ 10. Сигнал с выхода блока 16 еОпамяти поступает на первый входсумматора 13 и вместе с сигналом свыхода блока 4 управления сигналомсовмещения воздействует на второйдатчик 8 ТВ сигнала и совмещает 65 его иэображение с изображением пер-,ного датчика 1 ТВ сигнала в данном,стробе. По достижении совмещения встробе сигнал на выходе детектораЭ ошибки начинает вновь менять свойзнак с некоторой частотой н сраба"тывает детектор 5 оптимального сигнала совмещения, сигнал с выходакоторого воздействует на первыйвход блока 9 адресации и меняетФормируемый ею адрес и импульсыположения строба на соседние. ДляФормирования адресной системы навторой вход блока 9 адресации непрерывно поступают импульсы от синхронизатора б. При поступлении сигнала оптимального совмещения данного участка от детектора 5 в соответствующей ячейке блока 16 Памятиостается записанным сигнал коррекции, соответствующий суьюе оптимального совмещения данного участкаиэображения с сигналом с выхода блока 4 управления сигналом совмещения.,Так продолжается до тех пор, по"ка не будет скорректирован весьрастр. При окснчании коррекции всего растра, т.е. при полном заполне"нин блока 16 памяти, блок 9 адресации на своем втором выходе сформирует сигнал окочания коррекции, ко"торый воздействует на второй входблока 15 управления режимом работыи переведет его в режим работы "Корректированное совмещение". Прн этомна выходе блока 15 появятся сигналы,которые закроют первый 10 и третий17 ключи и откроют четвертый ключ 18,генератор 11 строба вновь станетформировать строб большого размера,и устройство станет поддерживатьинтегральное совмещение растров, ноуже с коррекцией дифференциальныхгеометрических искажений, посколькуиз блока 16 памяти в такт с раэверт"кой передаваемого изображения насумматор 13 будут поступать сигналыкоррекции, соответствующие разверты"ваемому участку растра второго датчика 8 ТВ сигнала, и приводит положение этих участков в точное соответствие положения аналогичных участков растра первого датчика 1 ТВсигнала.Таким образом, сущность предлагаемого устройства заключается в том,что совмещают известным, способом,например как в прототипе, два иэображения в виде ТВ сигналов с эталонного и совмещенного растров и фиксируют интегральный сигнал совмещения.Но добиться при этом идеального совмещения растров из-за дифференциальных геометрических искажений невозможно. Затем разбивают совмещенныйрастр на участки и совмещают каждыйего участок с соответствующим участ 970729ком талонного растра. Значение корректирующего сигнала, необходимое для совмещения этих двух участков растра, запоминают. Так же Формируют набор корректирующих сигналов можно назвать его гиперповерхностью 5 корректирующего сигнала ) для всей площади растра. После этого сигнал коррекции, соответствующий этой гиперповерхности, в такт с разверткой растра суммируют с интегральным сиг-. 10 налом совмещения и получают два сов" мещенных растра, где скорректированы дифференциальные геометрические искажения. Очевидно, что точность коррекции дифференциальных геометрических искажений будет определяться числом участков разбиения растров, и по мере роста их числа она будет возрастать, т.е. точность будет определяться объемом памяти блока 16 памяти.Введение в устройство для автоматического совмещения растров новых Функциональных узлов выгодно отличает предлагаемое устройство от прототипа, поскольку при незначительном усложнении оно получает возможность уменьшения дифференциальных гесметрических искажений совмещенных растров, что улучшает геометрическое подобие .изображений каналов, передающих их, например, в различных зонах спектрального отражения сюжета. Это весьма важно при обработке изображений, передаваемых спектрозональ-. ными камерами, использующимися, на- З 5 пример, для выявления природных ресурсов. В случае применения такого устройства в цветных передающих камерах ТВ за счет лучшего геометрического подобия передаваемых цветоделен ных иэображений улучшится цветопередача на краях изображения.Для обработки спектрозональных изображений, записанных на видеомагнитофон с помощью ЭВИ при отсут ствии коррекции дифференциальных геометрических искажений потребуется их устранить путем коррекции в ЭВМ одного изображения под другое с помощью записанных на тот же видеомагнитофон эталонных изображений с той че ТВ камеры. Для такой коррекции каждого изображения потребуется машинное время, При числе элементов изображений 500000, существующих дифферейциальных геометрических искажениях в 3 эчемецта изображения и допустимых дифференциальных геометрических искажениях в 0,3 элемента число элементов преобразованного изображения составит 50000000. Для маши ны типа ЕСбыстродействие составляет 80.000 операций в секунду. Коэффициент использованыя этого быстродействия с учетом емкости ОЗУ и необходимости записи изображения на 65 магнитный носитель составляет 0,5.Поэтому время Формирования корректированного иэображения составит 1250 с. При стоимости одного часа машинного времени на ЕС80 руб. стоимость коррекции одного изображения составит около 28 руб.При необходимости точной машинной обработки хотя бы тысячи спектроэо.- нальных иэображений в год, полученных с помощью телекамер без коррекции дифференциальных геометрических искажений потери на машинную коррекцию составят около 28 тыс. руб. Применение спектрозонадьных ТВ камер, снабженных устройством автоматического совмещения растров с коррекцией дифференциальных геометрических искажений, поможет сэкономить эти средства.формула изобретенияУстройство для автоматического совмещения растров, содержащее последовательно соединенные первый датчик телевизионного (ТВ) сигнала, первый блок задержки, детектор ошибки и блок управления сигналом совмещения, вход которого подключен кпервому входу детектора оптимального сигнала совмещения, второй вход которого подключен к первому выходу синхронизатора, соединенному с входом синхронизации детектора ошибки, второй вход которого соединен с выходом второго блока задержки, второй датчик ТВ сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности совмещения растров, введены последовательно соединенные блок адресации, первый ключ, генератор строба и второй ключ, выход которого одновременно подключен к входу второго блока задержки и третьему входу детектора ошибки, а сигнальный вход второго ключа соединен с выходом второго датчика ТВсигнала, также введены сумматор, фбрмирователь сигнала коррекции, блок управления режимом работы, блок памяти, третий и четвертые ключи, управляющие входы которых подключены к управляющему входу первого ключа и выходу блока управления режимом работы, первый вход которого подключен к выходу детектора оптимального сигнала совмещения и первому входу блока адресации, второй выход которого подключен к второму входу, блока управления режимом работы, а третий выход подключен к адресному входу блока памяти, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу олока .Управления сигналом совмещения, а выходк входу второго датчика ТВ сигнала, причем вход формирователя сигнала9 970729 10 Составитель Г. РосаткевичТехред С.мигунова Корре кто Редактор Н. Беэрод екм ПодписноеР Тираж 688 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыти 13035, Москва, Ж, Раушская наб., Заказ 8429/78 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 коррекции подключен к выходу детектора ошибки, а выход - к сигнальному входу третьего ключа, выход которого подключен к информационному входу блока памяти, кроме того, выход четвертого ключа подключен к входу генератора строба, а сигнальный вход к второму выходу синхронизатора, пер"вый выход которого также подключенк второму входу блока адресации.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2942844,кл. Н 04 й 9/09, 1980 прототип),