Устройство для считывания изображений

(51)5 С 06 К 11/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР В 631949, кл. О 06 К 11/00, 1975.Авторское свидетельство СССР В 1488855, кл. С 06 К 11/001988. (54) УСТРОРСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ(57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при исследовании Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при исследовании импульсных быстропротекающих процессов, сопровождающихся световым излучением.Цель изобретения - повышение точности устройства.На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3- структура кодов разделителей; на фиг, 4 - структуры дискретизации.Устройство содержит телевизионный датчик 1, линию 2 связи, видеоусилитель 3, фиксатор 4 уровня, селектор 5 синхроимпульсов, формирователь 6 уровня, блок 7 запуска, счетчик 8, генератор 9 импульсов, блок 1 О управления, первый 11 и второй триггеры 12, третий 13 и четвертый 14 коммутаторы, фильтр 15 низкой чаимпульсных быстропротекающих процессов. Цель изобретения - повышение точности устройства - достигается введе" )нием двух триггеров, трех коммутаторов, фильтра низкой частоты, пиковогодетектора, регулятора уровня, формирователя импульсов, двух аналого-цифровых преобразователей, трех элементов задержки, блока записи, регистра,элемента ИЛИ и цифроаналогового преобразователя, что позволяет регистрировать с высокой разрешающей способностью неравномерность сигнала в зонеего максимальной амплитуды. 4 ил. стоты, пиковый детектор 16, регулятор С,17 уровня, второй коммутатор 18, первый аналого-цифровой преобразовательЕ(АЦП) 19, элемент ИЛИ 20, первый21 и второй 22 элементы задержки,регистр 23, цифроаналоговый преобразователь (ЦАЛ) 24, дифференциальный ф 3усилитель 25, второй АЦП 26, первыйкоммутатор 27, блок 28 записи, формирователь 29 импульсов, третий элемент 30 задержки и блок 31 памяти.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии телевизионныйдатчик 1 формирует последовательностьстрочных синхроимпульсов. Генератор 9импульсов формирует непрерывную после.довательность тактовых импульсов. Устройство находится в ждущем режиме ирегистрации информации не происходит.Для синхронизации начала работыустройства с моментом появления импуль 1645979сного изображения на вход "Запуск" устройства поступает импульс (поз, 32, Фиг, 2), Формируемый внешним устройством одновременно с началом свето 5 вого импульса. Импульс запуска поступает на управляющие входы телевизионного (ТВ) датчика 1 и блока 7 запуска. ТВ датчик 1 после прихода импульса запуска переходит в режим накопления потенциального рельефа и преобразует световую информацию в электрическую, которая затем в виде полного видеосигнала передается по линии 2 связи (поз 33, Фиг. 2), До прихода импульса запуска на выходе блока запуска 7 присутствует уровень "0", подаваемый на вход сброса счетчика 8 и запрещающий работу счетчика 8, С приходом импульса запуска на выходе бло ка 7 запуска появляется уровень " 1", который снимает запрет с входа сброса счетчика 8 и переводит счетчик 8 в счетный режим, Счетчик 8 подсчетом импульсов с генератора 9 осущест вляет задержку 1 кодирования на вреЭмя накопления ТВ-датчика. После фор-. мирования временного интервала задержки й счетчик 8 выдает импульс (поэ.34, Фиг. 2) на управляющий вход блока 10 управления. С приходом этого импульса блок 10 управления формирует временной интервал С путем подсчета импульсов, подаваемых на счетный вход блока 1 О с генератора 9 длительФ35 ность интервала С соответствует вреКмени прямого хода кадра. Ро время разрешается прохождение строчных синхроимпульсов (поз.35,фиг.2),подаваемых на другой управляющий вход40 блока 10 с выхода селектора 5, на второй выход блока 10, С приходом импульса со счетчика 8 на первом выходе блока 10 Формируется сигнал блокировки (поэ.36,фиг.2), подаваемый на вход блокировки блока 7 запуска45 на время кодирования информации, с целью предотвращения ложных повтор" ных запусков устройства. После окончания временного интервала блок 10снимает сигнал блокировки н запре 50 щает прохождение строчных синхроимпульсов, Вьщеление строчных синхроимпульсов и Фиксация начального уровня сигнала яркости осуществляется следующим Образом, Усиленный в ,ео 55 усилителем 3 полный видеосигнал (поз 33, фиг. 2) поступает на вход фиксатора 4 уровня видеосигнала и вход селектора 5 синхроимпульсов,На другой вход селектора 5 поступаетнапряжение уровня срабатывания, зависящее от амплитуды помехи (поз. 37,Фиг, 2), Селектор 5 вьщеляет из полного видеосигнала, поступающего наего вход, строчные синхроимпульсы путем сравнения напряжений на обоихвходах, При поступлении синхроимпульса на управляющий вход фиксатора 4уровня с выхода селектора 5 синхроимпульсов в фиксаторе 4 происходит запоминание уровня гашения для каждойстроки и его вычитание из полного видеосигнала, В результате на информационном выходе фиксатора 4 уровня начальный уровень видеосигнала соответствует нулевому уровню (поз.38, фиг.2)независимо от наличия низкочастотныхпомех видеосигнала На вход формиро"вателя 6 уровня срабатывания селектора с управляющего выхода фиксатора4 подается запомненный в начале каждой строки уровень гашения с наложенной низкочастотной помехой. Навыходе Формирователя 6 появляетсянапряжение, пропорциональное суммарной амплитуде помехи и уровню гашения (поз.37,фиг,2).Таким образом,уровень срабатывания селектора 5автоматически отслеживает изменениеуровня гашения видеосигнала в зависимости от амплитуды низкочастотнойпомехи, В результате обеспечиваетсявыделение сннхроимпульсов и фиксацияначального уровня сигнала яркости приамплитудах наводок, превышающих амплитуду синхроимпульсов, что повышаетточность считывания в условиях низкочастотных помех,Во время прямого хода строки фиксированный относительно нулевогоуровня сигнал яркости поступает черезкоммутатор 18 на информационный входпервого АПП 19. На тактовый входАИП 19 через элемент ИЛИ 20 с выходакоммутатора 13 только во время прямого хода ТВ-строки (поэ. 39, фиг. 2)поступают импульсы, по которым преобразователь 19 преобразует аналоговыйсигнал в цифровой код, Одновременносигнал яркости поступает через фильтр15 низкой частоты на информационныйвход пикового детектора 16.фильтр 15устраняет влияние дефектных элементов (ярких точек) светочувствительной мишени датчика 1 и шумов видеотракта на анализ максимального зна96ет п есбгаэс ванне с л.нчс о резпост"ногс сигзла,ркост: в щфранс й код.Величина асг ительнагс смсщс. я и,".чальнага урс,вня АЦП 26 сил зла яркости включается г массив рс.гстрируемай информации 1 а ч,",.:т ьежстрсчнога интервала код уровня с: .жеяия свыхсда регистра 23 через :ммутатор27 и Слак 28 записи по. тупает в блок31 памяти. При абрабагке эарсистрираваннай информации точное значение кода ярксст может быть полученапутем сложения (с саатветствухщимиессвыла козФЛцентаз) кода с вь."хода АЦН; с кадом ур пня слежения,Это обеспечивает более высокое аплитудное разрешение мелкой структурыодпок 1.атного светового импульса, взаранее заалис й комутатаром 18гго части, т.г, бапее вьсокую точность измерения.;лц кодировании импульсного иэображения одновременно осуществляетсяего пространственная дискрстизапя,которая реализуется в предлагасмамустройстве следующим обр си,По импульсу са счетчика 6, по.т па:с,:му на устанавачнь й в;.аз т,.ггера 11 последний устанавливаетсяк исходчое состояние, соответствующееуровню "1 на прямом выходе и "0"на инверсном. В результате устанзьлигается начальная Фаза структурь,дскретизаци в начале ин серва: а кодирования 1 с для каждого АП. Натактовый вход триггера 12 сенератора 9 поступают тактовые импульсы,Во время интервала кодирования науправляющий вход триггера 12 поступают с первого выхода блока 10 управления строчные синхроимпульсы (поз.35, фгг, 2). При уровне "1" на управляющем входе триггера 12 разрешается его работа в счетном режиме.Частота импульсов генератора 9 выбирается во столько рзз большей частоты дскретизации, во сколько раздопустимая нестабильность временнойпр;:.вязки импульссв строброванияАЦП к началу ТВ-стрс.ки мгн .пс. периода дискретизации, Триггер 1, рабатав счетном режиме, асущеетвяяет жесткую временную привязг начала дискретизации к началу ТВ-строки, На прямом и инверсионнам выходах триггера2 формируются во время прямого када ТВ- стрски последаватсльнастц импульсаэ с относгтельньм Ф. . аь.;ф 5164597чения пиковым детектором 16 сигналаяркости текущей строки. К концу ТЙ"строки на выходе пикового детектора16 появляется максимальное значи;.ие5амплитуды сигнала яркости (поз 0,Фиг, 2). Регулятор 17 уровня слеженияпутем деления (с заранее заданным ко"эффициентом деления) максимального значения сигнала яркости текущей строкиформирует регулируемьпЗ уровень слежения для следующей строки.Во время обратнога хода строки посинхроимпульсу, поступающему во времяс первого выхода блока 1 О на упра-,5вляющий вход коммутатора 18 (паэ, 39,фиг, 2), последний переключается, ина информационный вход первого А 1 П 19через коммутатор 18 поступает с регулятора 17 напряжение, соответствующее 20установившемуся уровню слежения. Натактовый вход АЦП 19 во время обратного хода ТВ-строки поступает черезэлемент ИЛИ 20 инвертираванньп", задержанный элементом 21 задержки строчный 25синхроимпульс, по отрицательному Фронту которого АЦП 19 преобразует сигналс вьхода регулятора 17 в цифровой кад.далее этот цифровой кад запсьваетсв регистр 23 по задержанному на время преобразования АЦП 19 элементам22 задержки строчному синхроимпульсу.Формирователь 29 импульсов пс положительному фронту синхроимпучьса Формирует короткий импульс (поз. 41,фиг, 2) вначале каждой ТВ-строки, ка 35торьп сбрасывает сигнал пикавагсдетектора 16 (поз, 40, фиг 2),Регистр 23 предназначен для хранения в течение последующей строки 4 Сксда уровня слежения, соответствующего смеще гию сигнала яркости относительно начального уровня АЦП 26,ЦАП 24 преобразует этот код в аналоговый уровень слежения который по 45ступает на первый вход дифференциального усилителя 25. На второй входдифференциального усилителя 25 поступает сигнал сигнал яркости с уровнем черного, фиксированным на нулевом уровне. В результате на выхсдеусилителя 25 формируется разностныйусиленный сигнал Гигнал с выходадифференциального усилителя 25 поступает на информационный вход АЦП 26,На тактовый вход ЛЦП 26 только во время прямого хода ТВ-строки с выходавторого коммутатора 14 поступают импульсы, по которым АЦП 26 ос: ществля 1645979сдвигом 180. На первые входы комму-,таторов 13 и 14 поступают импульсыс нулевой Фазой, а на вторые входы -с Фазовым сдвигом 180 , В течениепервой ТВ-строки на управляющем входе коммутатора 13 присутствует уровень "0", а на управляющем входекоммутатора 14 уровень " 1"Коммутатор 13 в этом случае обеспечиваетпоступление импульсов на выход спервого входа, а второй коммутатор14 - с второго входа. При поступлении следующего синхроимпульса на так-товый вход триггера 11 уровни сигналов на его выходах изменяются напротивоположные (поэ, 43, Фиг, 2)и переключают коммутаторы 13 и 14.Теперь коммутатор 13 обеспечиваетпоступление импульсов на выход с второго входа, а коммутатор 14 - с первого, С приходом следующего синхроимпульса под управлением триггера 11коммутаторы 13 и 14 вновь изменяютна своих выходах Фазу импульсов на 25180 , н т.д. в каждой ТВ-строке,Таким образом, для каждого АЦП реализуются шахматные пространственные структуры дискретизации изображения. Причем структура дискретизации первымАЦП 19 сдвинута по Фазе на 180 относительно структуры дискретизациивторым АПП 26,Пидровые коды с выходов обоихАЦП поступают на первую группу инФормационньж входов коммутатора 27,на вторую группу инФормационных входов которого поступает код уровняслежения с выхода регистра 23. Коммутатор 27 представляет собой мультиплексор, который во время прямого хода ТВ-строки пропускает навыход сигналы с первой группы входов,а во время обратного кода ТВ-строки -с второй, Переключение направленияпропускания информации происходитстрочным синхроимпульсом, поступающим на управляющий вход коммутатора27 с второго выхода блока 10 управления.50Количество шин первой группы информационных входов коммутатора 27равно суммарному количеству разрядовобоих АЦП для обеспечения записикаждого разряда каждого АЦП.,Количество шин второй группы входов ком 55мутатора 27 равно числу разрядов пер-вого АЦП 19, Число ппн в магистрали,связывающей коммутатор 27 и блок 28 записи, также равно суммарному числу разрядов АЦП 19 и АЦП 26, Коммутатор 27 записи предназначен для обеспечения записи в блок 31 памяти текущих значений кодов яркости обоих АЦР, служебных слов, именуемых кодами разделителей, разделяющих весь цифровой информационный массив на блоки, соответствующие ТВ-строкам, и кодов уровня слежения. На информационные входы блока 28 записи во время прямого хода ТВ-строки коммутатор 27 выставляет текущие значения кодов яркости обоих АЦП, которые через блок 28 записи поступают на информационные входы блока 31 памяти, Импульсы с выхода коммутатора 13 через элемент 30 задержки во время прямого хода ТВ-строки поступают на тактовый вход блока 28 записи и далее с его управляющего выхода на вход записи блока 31 памяти.Во время обратного хода строки на входе блока 28 записи коммутатор 27 выставляет код уровня слежения, записанный в регистре 23. На информационных входах блока 31 памяти блок 28 записи Формирует коды разделителей в виде последовательности двух кодовых слов структура которых представлена на Фиг. 3, Одновременно с формированием кодов разделителей блок 28 записи формирует два (поэ, 42, фиг 2) импульса записи, поступающих на вход записи блока 29 памяти, по которым друг за другом записываются два слова кодов разделителей. После чего блок 28 записи выставляет на выходной магистрали код уровня слежения, поступающий с коммутатора 27, и в одном иэ свободных разрядов информационного слова - код состояния выхода распределителя 11 импульсов. Код состояния содержит информацию о Фазе импульсов дискретизации в текущей ТВ-строке, Влок 28 записи далее Формирует третий импульс (поз. 42, фиг.2), по которому информационное слово, содержащее код уровня слежения и код состояния блока 11, записывается в блок 31 памяти Формирование служебных слов и импульсов записи на выходе блока 28 происходит во время обратных ходов ТВ строк под управлением строчных синхроимпульсов, поступающих на управляющий вход блока 28 записи, Структура кодов разделителей (Фиг. 3) выбрана как невозмож 1645979ная последовательная комбинация кодев яркости обоих АЦП. При регистрировании ТВ-кадров приходится иметь дело е большим объемом гртйровой информапи (порядка 10 - 10 слов), При регист 4 б5 рации уникальных однократных световых процессов нельзя полностью исключить возможность сбоев при кодировании, которые могут повлечь разру О шение строчно-кадровой структуры всего информационного массива и, как следствие, потерю информации и спижение точности, Поэтому запись кодов разделителей, значений кодов уровня слежения, относительно которых происходит фиксация шкалы второго АЦП 26 и информации о фазе импульсов дискретизации в данной ТВ-строке дополнительно павьппает точность и достоверность считывания импульсных изображений.Формула изобретения Устройство для счиывания изабражений, содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик, видеоусилитель и фиксатор уровня, первый выход которого соединен с входом Формирователя уровня вькод которого 30 соединен с первым входам селектора синхроимпульсов, второй гход которого соединен с выходом видеаусилителя, а выход соединен с управляющим входом Фиксатора уровня, управляюппй вход телевизионного датчика является входом "Пуск" устройства, первый управляющий вход блока запуска соединен с входом "Пуск устройства, второй управляющий вход соединен с первым 40 выходом блока управления, а вькод соединен с входом "Сброс" счетчика, тактовые входы счетчика и блока управления соединены с выходом генератоРа импульсов, вькод счетчика сое динен с входом "Сброс" блока управления, выход селектора синхроимпульсав соединен с входом стробирования блока управления, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, выходы . которых соединены с первым информационным входом лернаг. коммутатора, первьп вход дифференциального усилителя соединен с выходом Фиксатора уровня, выход - с информационным входом вто 55 рого аналого-цифрового преобразователя, и блок памяти, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повыше" ния точности устройства, ано садержит Фильтр низкой ча;-тать, пиканьедетектор, пормираватель импул.-сав,регулятор уровня, второй коммент тар,регис гр, цифр;аналоговый преараэсва"тель, элемент ИЛИ, три элемента задержки, блок записи, два триггера,третий и четвертый коммутаторы, информационный и управлчющий входы блока памяти соединен., е первьп и вторымвыходами блока записи, информационныйвход которого соединен с вькадом первого коммутатора, второй выход блокауправления соединен с инверснымивходами первого и второго триггеров,входом Формирователя импульсов, управляю:пим входом второго коммутатора,вхадач первого элемента задержки,первым угравляющим входом блока записи и управляющим входам первогокоммутатора, прямой и инверсный выход:11 второго триггера соединены с первым и вторым информационным входамитретьего и четвертого коммутаторовуправляющие входы которых соединеныс инверсным и прямым выходами пе;вагатриггера, прямой вход которгго са динен с выходом счетчика, прямой входвторого триггера соединен с вьксдамгенератора импульсов, вькод четвертого коммутатора соединен с упр".пляющимвходом второго аналогал.фрового преобразователя, вькад третьего коммутатора соединен входом ;ретьега "лемента задержки и первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен суправляющим входом первого аналогоцифрового преобразователя, инфармационньп вхсд которого соединен с выходом второго коммутатора, первый информационный вход которого соединен свыходом регулятора уровня, вход которого соединен с вькодам пикового детектора, управляющий вход которогосоединен с вькодам Фарчирователя импульсон, информационный вход - с выходам Фильтра низкой частоты, второй выход Фиксатора уровня соединен с входом Фильтра низкой частоты и вторыминформационным входам второго коммутатора, выход первого элемента задержки соединен вторым входом элементаИЛИ и входом второго элемента задержки, вькод которого соединен с управляющим входом регистра, вькод которога саединеч с вторым информационнымвходам первого коммутатора и входомцифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входомдифференциального усилителя, выходтретьего элемента задержки соединенс вторым управляющим входом блока 16459792эапнси, третий управляющий вход которого соединен с прямым выходом первоготриггера.