Устройство совмещения изображений телевизионной стереопары

(19) (11) ы)с 1 Н 04 Ю 13 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН ДВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР У 1095454, кл. Н 04 И 13/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО СОВМЕЩЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ СТЕРЕОПАРЫ (57) Изобретение относится к замкнутым телевизионным системам. ЦельФ изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности совмещения стереопары изображений различных масштабов,Для достижения цели в устр-во введеныпоследовательно соединенные третийперемножитель 16, третий сглаживающий фильтр 17 и идентичные каналыформирования синхроимпульсов. Каналысодержат г-ры пилообразного напряжения 18,27, компараторы 19,20,28,29,триггеры 21,30, фаэовые детекторы22,31, интеграторы 23,32, суммирующие у-ли 24,33, дифференциальныеу-ли 25,34, г-ры вобуляции 26,35.Т.обр., в данном устройстве дополнительно к существующим реализованыеще два следящих канала, с помощьюкоторых обеспечивается совмещениемасштаба видеосигналов стереоизображений. 2 ил.Изобретение относится к замкнутымтелевизионным системам, может бытьиспользовано для автоматической кор, рекции ц совмещения стереоизображе 5ний в системах технического зренияроботов, в корреляционно-экстремальцых системах навигации и т.д. и является усовершенствованием устройства по авт,св. Р 1095454. 10Целью изобретения является расширение Функциональных возможностейпутем обеспечения воэможности совмещения стереопары изображений различных масштабов. 15На Фиг,1 представлена структурнаяэлектрическая схема устройства длясовмещения изображений телевизионнойстереопары; ца Фиг. 2 поясняетсяпринцип управления изменением масштаба изображения.Устройство (Фиг.1) содержит первый 1 и второй 2 блоки стробирования, первую 3 и вторую 4 стереотелевизионные передающие камеры (СТПК), 25синхронизатор 5, первый 6 и второй 7перемцожители, первый 8 и второй 9преобразователи аналог - код, первый10 и второй 11 интеграторы, первый12 и второй 13 сглаживающие Фильтры, 30первую 14 и вторую 15 переменные ли"ции задержки, третий перемножитель6, третий сглаживающий Фильтр 17,первый капал формирования синхроимпульсов, состоящий из генератора 1835пилообразного напряжения, первого19 и второго 20 компараторов, триггера 21, фазового детектора 22, третьего интегратора 23, суммирующего усилителя 24, дифференциального усилителя 25 и генератора 26 вобуляции,и второй канал Формирования синхроимпульсов, состоящий из генератора27 пилообразного напряжения, первого 28 и второго 29 компараторов,триггера 30, Фазового детектора 31,третьего интегратора 32, суммирующего усилителя 33, дифференциальногоусилителя 34 и генератора 35 вобуляции.50Устройство совмещения иэображенийтелевизионной стереопары работаетследующим образом.Пусть иэображение, Формируемоевторой СТПК 4, смещено вправо и вверхпо отношению к изображению, формируе 55мому первой СТПК 3, Предполагается,что строчная развертка осуществляется слева направо, а кадровая - снизу вверх. Таким образом, видеосигналвторой СТПК 4 запаздывает по отношению к видеосигналу первой СТПК 3 какв строках, так и в кадре на время,пропорциональное соответствующим смещениям изображений, при этом обаизображения, формируемые СТПК 3,4,имеют, предположим, один и тот жемасштаб. Для совмещения изображенийв укаэанных усдовиях необходимо переместить первое иэображение вправои вверх на величину, равную смещениям второго изображения в этих же направлениях. Для этого достаточно задержать начала строчной и кадровойразверток первой СТЛК 3 на время,пропорциональное требуемым линейным смещениям первого иэображения, Укаэанная задержка осуществляется с помощьюуправляемых переменных линий 14,15задержек. В условиях,. когда величинысмещений изображений неизвестны и могут случайным образом изменяться вовремени из-за перемещения наблюдаемого объекта цли самих камер, еслиони располржены на подвижном основании, требуется непрерывная автоматическая подстройка задержек строчныхи кадровых син роимпульсов для телекамеры. Поэтому для автоматическойподстройки задержек в устройстве-.реализованы две петли слежения, Напряжения ошибок отслеживания смещенийизображений формируются на выходахсглаживающих Фильтров 12,13, образующих совместно с соответствующими перемцожителями 6,7.строчный и кадровый корреляторы. Строчный и кадровыйканалы отслеживания смещений изображений устроены и работают по одномуи тому же принципу, поэтому далееболее подробно иоясняется работастрочного канала,Чтобы напря;ение сигнала ошибки,снимаемое со сглаживающего Фильтра12, было пропорционально ошибке совмещений изображений, в перемцожителе6 необходимо осуществить перемножение видеосигнала в каком-либо периоде строчной развертки (выбраннойстроки) первой СТПК 3 и производной от видеосигнала в той же строкевторой СТПК 4. Селекция строк с одним и тем же номером осуществляется в блоках 1,2 стробирования, синхронизируемых строчными импульсами.При этом в преобразователе 8 форми"руется напряжение, связанное с про3 14380 изводной видеосигнала в выбранной строке второй СТПК 4. Помимо дифференцирования в преобразователе 8 осуществляется преобразование продиф 5 ференцированного сигнала к виду,удобному для реализации перемножения в первом перемножителе 6: нормировка по амплитуде, сглаживание для уменьшения влияния шумов, В итоге выход ной сигнал первого сглаживающего Фильтра 12 оказывается пропорциональ. ным взаимной корреляционной функции видеосигнала, снимаемого с первой СТПК 3, и производной от видеосигна ла, снимаемого с второй СТПК 4. Очевидно, что указанное напряжение равно нулю, когда видеосигналы совмещены и являются нечетно-симметричной функцией ошибки, В этом случае вы ходной сигнал первого интегратора 10 не изменяется по величине. Значит, не изменяется и задержка первой переменной линии 14 задержки строчных синхроимпульсов, запускающих генера тор строчной развертки первой СТПК 3. В итоге относительное положение считанных с мишени СТПК иэображений также остается неизменным и одинаковым. При появлении рассовмещений 30 иэображений образуется отличный от нуля сигнал ошибки на выходе первого сглаживающего Фильтра 12, который изменяет выходной сигнал первого интегратора 10 так, чтобы путем перестрой- З 5 ки первой переменной линии 14 задержки изменялась задержка строчных синхроимпульсов первой СТПК 3 в направлении совмещения изображений.Канал совмещения изображений по 40 кадру работает аналогично, однако во втором перемножителе 7 осуществляется умножение выборок видеосигналов СТПК, сформированных по всем строкам кадра. Положение этих выборок опреде ляется фиксированной задержкой стробирующих импульсов относительно строчных синхроимпульсов. Выходной сигнал преобразователя 9 пропорционален производной указанной выборки для вто рой СТПК 4, т.е. производной от изооражения в направлении кадровой развертки. В результате выходной сигнал второго сглаживающего фильтра 13 пропорционален ошибке совмещения изоб 5 ражений в направлении кадровой развертки.В ряде случаев изображения, Формируемые стереотелевизионной парой,24имеют разный масштаб, Такая ситуацияхарактерна для корреляционно-экстремальных систем навигации и наведения,когда одна СТПК обеспечивает получение так называемой карты Фактического курса, а другая - карты заданного курса, при этом карта фактического курса представляет, например,изображение местности, над которойдвижется летательный аппарат, а карта заданного курса - заранее подготовленное изображение той же местности, Масштабы карт фактического изаданного курсов могут существенноотличаться один от другогоСовмещение стереоизображений объектов вэтом случае требует измерения и компенсации не только их линейных смещений одного относительно другого,но и различий в размерах, масштабах,При этом случайное изменение во времени линейных смещений изображенийи их относительных масштабов обусловливает необходимость непрерывной автоматической коррекции стереоизображений путем соответствующей обработки видеосигналов, снимаемых с СТПК.Обоснуем принцип управляемого изменения масштаба изображений, который иллюстрируется фиг.2,Положим, что наблюдается изображение темного объекта произвольнойФормы на окружающем светлом фоне(фиг2 а), При считывании этого изображения развертывающий луч перемещается по линейному закону (Фиг,2 б,сплошная линия), За время Трс - прямого хода строчной развертки - лучв строке переместится слева направона расстояние Ь (размер мишени трубки), Форма видеосигнала имеет вид,изображенный сплошной линией нафиг.2 в, Очевидно, длительность видеоимпульса, соответствующего изображе 1нию объекта, будет сс =, гдес1 - размер изображения в даннойстроке:, г - скорость движения счистывающего луча, Поскольку тр = МТТеперь предположим, что за счетизменения длительности прямого ходастрочной развертки (штриховая линияна фиг2 б) при неизменном ее периоде скорость развертывания увеличилась и стала равной г = И/Т У- прс оеСоответственно, ллительность видеосигнала (штриховая линия на Фиг.2 в)1438024 5 10 15 20 30 35 40 45 50 55 живающего Фильтра 1 7 равнанулю,Выделение напряжения, пропорционального амплитуде первой гармоникивыходного сигнала третьего сглаживающего фильтра 17, являющегося сигналом ошибки совмещения изображений по масштабу в направлении строчного развертывания, осуществляетсяс помощью Фазового детектора 22. Сэтой целью в качестве опорного навторой вход фазового детектора 22подается напряжение с генератора 26вобуляции. В итоге выходной сигналфазового детектора 22 оказываетсяпропорциональным ошибке совмещениястереоизображений вдоль строк по ихразмерам. Выходной сигнал Фазовогодетектора 22 подается на интегратор23, который через суммирующий усилитель 24 и дифференциальный усилитель25 изменяет уровни сравнения на компараторах 19,20 так, что крутизнастрочной развертки первой СТПК 3 и,следовательно, масштаб видеосигнала,образующегося при развертывании ееизображения по строкам, сжимаютсядо масштаба видеосигнала второйСТПК 4. При наступлении равенствамасштабов амплитуда первой гармоники на выходе третьего сглаживающегофильтра 17 и выходной сигнал фазового детектора 22 становятся равныминулю. В этом случае выходное напряжвние интегратора 23 перестает изменяться, В результате средние уровнисравнения на компараторах 19,20 также не меняются. Масштабы видеосигналов в строках, получаемых развертыванием стереоизображений пары СТПК,устанавливаются одинаковыми. При этомвследствие симметричной по отношениюк началу и концу периода строчныхсинхроимпульсов регулировки длительности прямого хода строчной развертки (это обеспечивается соответствующим изменением уровней сравнения накомпараторах за счет дифференциального усилителя) при изменении масштабавидеосигнала первой СТПК 3 не происходит его смещения вдоль строки.Соответственно, перемещение иэображенийодного относительно другого не меняет выходного сигнала фазового детектора, поэтому каналы совмещения прилинейном смещении иэображений и поих масштабам оказываются развязанными, не влияющими один на другого,Аналогично работает канал сонме- щения по масштабам изображений в направлении кадровой развертки.С помощью генератора 27 пилообразного напряжения, синхронизированного кадровыми синхроимпульсами, компараторов 28,29 и триггера 30 регулируется длительность прямого хода кадровой развертки первой СТПК 3. Управляющее напряжение вырабатывается ин- . тегратором 32, на вход которого подается напряжение сигнала ошибки совмещения изображений по масштабу в направлении кадровой развертки,снимаемое сФазового детектора 31. Уровни сравнения пилообразного напряжения на компараторах 29,28 формируются в дифференциальном и суммирующем усилителях 34,33. Напряжение У, на одном из входов дифференциального усилителя 34 выбирается равным по амплитуде пилообразному напряжению генератора 27, За счет вобуляции, снимаемой с ге 25 нератора 35 и накладывающейся в суммирующем усилителе 33 на управляющий сигнал интегратора 32, обеспечивается периодическое изменение уровней сравнения и, значит, длительности импульса, снимаемого с триггера 30, Это приводит к небольшим колебаниям скорости кадровой развертки первой СТПК 3. Значит, на выходах третьего перемножителя 16 и третьего сглаживающего фильтра 17 образуется сигнал,амлитуда первой гармоники которогогропорциональна различию в относительных масштабах видеосигналов изображений в направлении кадровой развертки. Напряжение сигнала ошибки,пропорциональное амплитуде этой гармоники, в сигнале на выходе третьегосглаживающего фильтра 17 выделяетсяс помощью фазового детектора 31. Приналичии разницы в масштабах изображений в направлении кадровой развертки выходной сигнал фазового детектора 31 приводит к изменению напряжения интегратора 32 и к соответствующему изменению уровней сравнения накомпараторах 28,29. Кадровый масштабвидеосигнала первой СТПК 3 при этомменяется до тех пор, пока выходнойсигнал фазового детектора 31 не станет равным нулю. Тогда выходной сигнал интегратора 32 Фиксируется надостигнутом уровне. Масштабы видеосигналов СТПК 3,4 в направлении кадровой развертки устанавливаются оди9 143 каковыми. Симметричное изменение уровней сравнения обеспечивает развязку каналов совмещения иэображений при линейных смещениях и по масштабам в направлении кадровой развертки.Таким образом, в данном устройстве дополнительно к существующим реализованы еще два следящих канала, с помощью которых обеспечивается совме щение масштаба видеосигналов стерео- иэображений. Ф о р м у л а изобретения Устройство совмещения изображений телевизионной стереопары по авт.св. У 1095454, о т л и ч а ю щ е е с.я тем, что, с целью. расширения функциональных воэможностей путем обеспечения возможности совмещения стереопары иэображений различных масштабов, выходы первой и второй переменных линий задержек подключенык соответствующим входам первой стереотелевизионной передающей камеры через соответствующие введенные идентичные каналы формирования. синхроимпульсов, каждй пз которых состоит из генератора вобуляции, последо 8024 10вательно соединенных генератора пилообразного напряжения, вход которого является первым входом канала Формирования синхроимпульсов, первого компаратора и триггера, выход которого является выходом канала формирования синхроимпульса, последовательно соединенных Фазового детектора, первый вход которого является вторым входом канала формирования синхроимпульсов, третьего интегратора, суммирующего усилителя, дифференциального усилителя и второго компаратора, второй вход которого соединен . с первым входом первого компаратора, а выходс вторым входом триггера, причем выход суммирующего усилителя соединен.с вторым входом первого компаратора; а выход генератора вобуляцни соединен с вторыми входами суммирующего усилителя и фазового детектора и введены последовательно соединенные третий перемножитель, первый и второй 25 входы которого подключены к выходампервой и второй стереотелевизионных передающих камер, и третий сглаживающий фильтр, выход которого подключен к второму входу каждого канала ФормиЗо рования сннхроимпульсов.