Устройство для слежения по контурам изображения объекта

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) И 11 А 14 С 06 К 9 С 01 В 11/26 ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Я дв Слеур сертки; 54) УСТРОЙСТВО ОНТУРАМ ИЗОБР 57) Изобретени лектронным сле ДЛЯ СЛЕЖЕНИЯ ПО АЖЕНИЯ ОБЪЕКТА е относится к фотодящим системам и позь функциональные воззионного устройства -векторной развертки ения угла ориентации ду опорной осью и наволяет расшири можности телев следящеи радиу за счет опреде изображения меж ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИИ(71) Томский институт автоматиэванных систем управления и радиэлектроники(56) Патент США Ф 4004083,кл. Н 04 М 7/18, 1977.Чернышев В.С., Шалимов В.Ажение по контурам простых фигпомощью радиус-векторной развТехника кино и телевидения, 196В 1, с. 50-51,правлением среднего максимального размера изображения. Устройство содержит два формирователя импульсов для запуска и остановки счетчика и блок радиус-векторной развертки, фотопреобразователь, генератор квадратурных напряжений, два аналоговых перемножителя, два интегратора и а сумматора, осуществляющие слежение апертурой фотопреобразователя за контуром спроецированного на фото- катод иэображения. При этом амплитуда видеосигнала прямо пропорциональна величине радиуса иэображения относительно его центра. Угол ориенс тации соответствует числу импульсов, а поступивших в счетчик с момента перехода через нуль одним иэ задающих квадратурных напряжений до момента достижения видеосигналов своего среднего максимального значения, которое выделяется путем предварительного сглаживания исходного видеосигнала в фильтре и дифференцирования. 1 з.п. ф-лы. 5 ил.Изобретение относится к фотоэлектронным следящим системам и может быть использовано в системах автоматического контроля.Цель изобретения - расширение фун 1кциональных возможностей устройствапутем определения угла ориентацииизображения объекта,На фиг. 1 показана структурнаясхема устройства, на фиг, 2 - фото 1катод и изображение на нем проекцииобъекта; на фиг, 3 - эпюрь) напряжений, поясняющие работу устройства;на фиг, 4 - структурная схема блокауправления; на фиг, 5 - эпюры напряжений в различных точках блока управления,Устройство содержит генератор 1квадратурных напряжений (ГКН), аналоговые перемножители 2 и 3, интеграторы 4 и 5, сумматоры 6 и 7, фотопреобразователь 8, фильтр 9 первойгармоники (фНГ) дифференцирующийблок 10, блок управления 11, формирователи импульсов 12 и 13, элементы И 14 и 15, счетчик 16, генератор17 счетных импульсов (ГСИ).На фиг. 2 показана очерченная прямоугольником область фотокатода иизображение на нем проекции объекта(прямоугольника), по контуру которого сканирует апертура А фотопреобразователя (обозначена точкой) относительно центра сканирования (слежения) О. Штриховой линией показаноизображение того же объекта, но сдвинутое на 90 ф, Положение проекции изображения объекта на фотокатоде можетбыть произвольным, лищь бы она захватывала центр О фотокатода.Ьлок управления содержит ключ 18,генератор пилообразного напряжения19 (ГПН), пороговые элементы 20 и 21,формирователь импульсов 22,Устройство работает следующим образом,При включении апертура фотопреобразователя 8 находится в центре Офотокатода (фиг. 2), так как напряжение на выходах аналоговых перемножителей 2 и 3, на выходах интеграторов 4 и 5, и, следовательно, на выходах сумматоров 6 и 7, управляющиеотклоняющей системой фотопреобразователя 8, в первый момент равны нулю,Появление на выходе фотопреобразователя 8 напряжения видеосигнала 13 (г.),поступающего на вторые входы аналоговых перемножителей 2 и 3, образует на их выходах квадратурно-связанные напряжения 13(С) и 13(Т), которые через сумматоры 6 и 7 вызывают отклонение апертуры на границу изображения и сканирования (соежение) ее по контуру изображения относительно центра 0 фотокатода, являющегося в данный момент центром слежения ра диус-векторной разверткиц=Б згп(ээээ Пс (г,) /13 оооз э13(С) =13 созыЕ и (с) И15где 13 зпяС и 13 сонь)г. - опорные квадо оратурные напряжения с частотой Ы на выходах ГКН 1;постоянныйсоэ 1множитель, имеющий размерность напряжения,25Величина отклонения апертуры отцентра О слежения радиус-вектора гдо контура определяется модулем напряжений 13),(г.) и 13(1)30и(с)= д+и= - ,(с),13 со пз 1(1)который, как следует из (1), пропорционален напряжению видеосигнала, Если центр изображения не совпадает сцентром фотокатода, который в первыймомент включения устройства являетсяцентром слежения развертки, то на пряжения Б(С) и 13 (г) на выходахперемножителей 2 и 3 меняются несимметрично относительно нуля. Разностьсредних значений за оба полупериодаэтих напряжений образует на выходах 45 интеграторов 4 и 5 сигналы рассогласования по координатам Х и У, которые, воздействуя через вторые входысумматоров 2 и 3 на отклоняющую систему фотопреобраэователя, стремятся 5 О совместить центры слежения и изображения объекта. Совмещение этих центров произойдет по окончании времени интегрирования При этом напряжения 13 и 13 на выходах перемножи телей 2 и 3 становятся симметричными, а на выходах интеграторов 4 и 5 -постоянными, определяя координатыцентров слежения и изображения. На7155 10 3фиг. 2 изображение объекта для простоты расположено так, что его центр совпадает с центром О (Х 4=0, У=0) фотакатода, В этом случае напряжения на интеграторах 4 и 5 во время сканиронания апертуры по контуру иэображения всегда равны нулю. На фиг. 3 а показаны формы напряжений видеосигнала Б для исходного изобсо ражения объекта, сдвинутого на 90 (штриховая линия). Амплитуда каждого из них соответствует, согласно (1), величина радиус-вектора г(с) изображения в зависимости от углаотсчитываемого от оси Х при сканировании апертуры по контуру против часовой стрелки, Так, величины Б на фиг. 31, обозначенные индексами 1, 2 и 3, соответствуют величинам радиусов от центра О до точек 1, 2 20 и 3 на исходном изображении объекта, при этом формы напряжений обоих видеосигналов Бс одинаковы, но их фаозы отличаются на 90 так же, как и соответствующие им изображения объ екта на фиг, 2, Это обстоятельство используется для определения угла ориентации изображения.Появление видеосигнала включает в работу и блок управления 11 путем З 0 размыкания ключа 18 (фиг. 4), блокирующего генератор пилообразного напряжения 19, вследствие чего на выходе последнего начинает нарастать пилообразное напряжение (фиг, 5 а), пе- З 5 риод которого определяет цикл измере. ния. В момент с, после совмещения центров слежения и изображения объекта (примерно три обхода апертуры по контуру) пилообразное напряжения дос тигает уровня Б 1, вызывая срабатывание порогового элемента 20. Иэ переднего фронта выходного напряжения О, (фиг, 58) блока 20 формирователь импульсон 22 формирует импульс У,р(фиг. 56) для обнуления показаний счетчика 16 перед началом измерения, При достижении напряжения Б уровня Б срабатывает пороговый элемент 21, выходное напряжение Бп (фиг.5 г) которого, поступая на вторые входы элементов И 14 и 15, обеспечивает прохождение через эти блоки в интервале 1 -сэ импульсов запуска и остановки счетчика 16, Импульс запуска (фиг. 3 г) формируется из опорного напряжения О з.пиг. ГКН 1 посредством формирователя импульсов 13 в момент смены отрицательной полуволны У на положительную и проходит через первый вход элемента И 15 на вход запуска счетчика 16. В этот момент (апертура фотопреобразователя находится в точке контура иэображения на оси Х, которую принимаем за опорную) в счетчик 16 от ГСИ 17 начинают поступать счетные импульсы, число которых соответствует углу ориентации изображения между опорной осью Х и направлением, совпадающим с максимальным (или средним максимальным) размером изображения, Для иэображений в форме прямоугольника логичнее использонать не максимальный размер (их у него два - диагонали), а средний максимальный, равный размеру хорды, проходящей через центр изображения параллельно длинным сторонам прямоугольника. Для прямоугольников (фиг,2) эти размеры проходят н направлении Х и У, Так как размер (радиус) изображения в данном устройстве с радиус-векторным слежением прямо пропорционален величине видеосигнала У (1), то момент достижения апертурой максимально удаленной от центра точки на контуре определяется здесь методом производной, Для выделения среднего максимального значения исходный видеосигнал Б (фиг.ОЗ ) перед дифференцированием в блоке 10 пропускается через фильтр первой гармоники 9, что позволяет получить один четко выраженный максимум в течение полупериода. Формы отфильтрованных видеосигналов для обоих иэображений показаны на фиг. 3, а продифференцированных - на фиг. 3, Следует заметить, чтосглаженные видеосигналы соответствуют изображению вытянутых овалов (эллипсов), вписанных в Исходные изображения прямоугольников. Формирователь импульсов 12 образует из напряжения О (фиг, Зф) в моменты смены положительной полуволны на отрицательную импульсы (фиг. Зе,ж) остановки счетчика 16, соответствующие средним максимальным значениям видеосигнала. Как видно из фиг. Зг,импульсы запуска счетчика 16 и остановки (фиг. 3) для исходного изображения совпадают во времени, т.е. в счетчик не проходит ни одного импульса,о что соответствует углу ориентации 0 . Для второго изображения остановка счетчика произойдет в момент (фиг.ЗЖ), 3 12 когда число накопленных импульсов внем будет соответствовать углу ориенотации изображения 90 , Для удобства общее число импульсов, которое может поступить в счетчик 1 б, за один период Р Б опорного напряжения (фиг, 3 ) овзято равным ЗбО,т,е, один импульсосоответствует 1 . Следовательно, ос- тановка счетчика во втором случае произойдет в момент (Фиг. За и ж ), когда в него поступит 90 импульсов.Формула изобретения1. Устройство для слежения по контурам иэображения объекта, содержащее аналоговые перемножители, первые входы которых подключены к выходам ,генератора квадратурных напряжений, а вторые - к выходу фотопреобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем определения угла ориентации изображения объекта, в устройство введены два интегратора, два сумматора, блок управления, два формирователя импульсов, Фильтр первой гармоники, дифференцирующий блок, два элемента И, генератор счетных импульсов и счетчик, причем выход фотопреобразователя соедине"н с входами блока управления и Фильтра первой гармоники, выход которого через последовательно соединенные дифференцирующий блок и первый Форми 77155 ьрователь импульсов подключен к пер вому входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом счетчика, выходы перемножителей непосредственно и через интеграторы подключены ко входам соответствующих сумматоров, выходы которых соединены с входами фотопреобразователя, второй выход генератора квадра О турных напряжений через второй формирователь импульсов подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с третьим входом счетчика, вторые входы элемен тов И подключены к первому выходублока управления, второй выход которого соединен с вторым входом счетчика, четвертый вход счетчика подключен к выходу генератора счетных 20 импульсов.2, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, блок уп.равления содержит ключ, генератор пи лообразного напряжения, два порого вых элемента, формирователь импульсов, выход ключа через генератор пилообразного напряжения подключен к входам пороговых элементов, выход первого порогового элемента соединеь 30 с входом формирователя импульсов, вы.ход которого является вторым выходом блока управления, выход второго порогового элемента является первым вы ходом, а вход ключа является входом данного блока.