Способ калибровки матричного фотоприемника и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к оптико-электронной телевизионной технике и может быть использовано в системах астроориентации и астронавигации, в которых применяются матричные фотоприемники. Целью изобретения является повышение точности компенсации неравномерности видеосигнала матричного фотоприемника. Цель достигается тем, что согласно способу калибровки неравномерности матричного фотоприемника, заключающемуся в облучении фотоприемника эталонным излучением, усилении видеосигнала с каждого ij-го элемента до величины опорного уровня, определении и запоминании соответствующего коэффициента компенсации и последующем усилении видеосигнала с каждого ij-го элемента, при калибровке измеряют координату центра тяжести эталонного излучения, которое создается точечным источником, и сдвигают фотоприемник до совпадения координаты калибруемого элемента с координатой центра тяжести эталонного излучения. Указанная цель достигается также тем, что в устройство для компенсации неравномерности видеосигнала матричного фотоприемника, содержащее телевизионную камеру 1, устройство 2 перемещения, блок 3 согласования, блок 10 памяти, регистра 11 последовательных приближений, цифровой коммутатор 12, компаратор 13 и датчик 15 кода опорного уровня, введены аналого-цифровой преобразователь 4, дискретный измеритель 8 координат, второй цифровой коммутатор 5, второй и третий компараторы 7 и 9, блок 14 умножения и счетчик 6. Это позволяет с высокой точностью осуществить калибровку матричного фотоприемника при работе с точечным или локальным объектом, причем калибровка может быть произведена как с помощью эталонного источника излучения, так и информационного светового потока от исследуемого источника, что приводит к повышению точности компенсации. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к оптико-электронной телевизионной технике и может быть использовано в устройствах для измерения координат и фотометрирования точечных объектов, в системах астроориентации и астронавигации, в которых используются матричные фотоприемники. Целью изобретения является повышение точности компенсации неравномерности видеосигнала матричного фотоприем- ника. На фиг.1 приведена структурная схема устройства для калибровки матричного фотоприемника; на фиг.2 структурная схема дискретного измерителя координат. Способ калибровки матричного фотоприемника осуществляется следующим образом. При калибровке производят облучение фотоприемника с помощью точечного источника излучения и измеряют координаты центра тяжести точечного объекта в элементах разложения при использовании алгоритма со взвешиванием где j номер элемента разложения по строке, т.е. номер столбца фотоприемника; i номер cтроки; А_j1 амплитуда видеосигнала от ij-го элемента. Координаты , сравнивают с координатами I, у калибруемого элемента: в случае несовпадения координат перемещают фотоприемник (или световой поток относительно фотоприемника) до их совпадения. Затем определяют коэффициент коррекции чувствительности указанного элемента и запоминают его, после чего переходят к калибровке следующего элемента. В режиме компенсации видеосигнал ij-го элемента усиливают с соответствующим коэффициентом компенсации N_ij. Устройство для калибровки матричного фотоприемника содержит телевизионную камеру 1, включающую матричный фотоприемник и блок синхронизации, устройство 2 перемещения, блок 3 согласования, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, второй цифровой коммутатор 5, счетчик 6, третий компаратор 7, дискретный измеритель 8 координат, второй компаратор 9, блок 10 памяти, регистр 11 последовательных приближений, первый цифровой коммутатор 12, первый компаратор 13, блок 14 умножения, датчик 15 кода опорного уровня, вход 16 сигнала "Калибровка" и выход 17. Дискретный измеритель 8 координат содержит пороговый блок 18, блоки 19 и 20 умножения, одновибратор 21, накапливающие сумматоры 22-24, блоки 25 и 26 деления и выходной регистр 27. Устройство работает следующим образом. Сигнал "Калибровка", поступающий на вход 16, разрешает работу третьего компаратора 7 и переключает коммутатор 12 в режим, когда к его выходу подключается первый вход, соединенный с выходом регистра 11 последовательных приближений, переводит блок 10 памяти по пятому входу в режим адресации от счетчика 6, а также устанавливает счетчик 6 в исходное состояние. С выхода счетчика 6 снимается код номера калибруемого элемента матричного фотоприемника Iy, где у номер элемента в строке или номер столбца, I номер строки, и поступает на вход компаратора 7. АЦП 4 преобразует напряжение видеосигнала с выхода телевизионной камеры 1 в цифровой код A_ij поэлементно, так как через цифровой коммутатор 5 на его тактовый вход поступают тактовые импульсы (ТИ), следующие с частотой элементов. Этот цифровой код поступает на дискретный измеритель 8 координат, где вычисляются координаты центра тяжести точечного объекта, проецируемого на фоточувствительную поверхность матричного фотоприемника в данном кадре. Во время кадрового гасящего импульса (КГИ) эти координаты записываются в выходной регистр измерителя и поступают таким образом на второй вход компаратора 7. Если равенства I=, y= не выполняются, то на первом выходе /> </ компаратора 7 будет сигнал, определяющий направление и величину движения устройства 2 перемещения. В течение некоторого числа кадров повторяются операции измерения координат и сравнения их со значениями I_y. Если I=, y=, то на первом выходе компаратора 7 сигналы отсутствуют, а на втором выходе /=/ возникает логическая "1", которая поступает на управляющий третий вход цифрового коммутатора 5 и на третий вход выбора регистра 11 последовательных приближений. В следующем кадре, когда код номера текущего элемента ij, поступающего на первый вход компаратора 9 с выхода телевизионной камеры 1, совпадает с кодом Iy на выходе счетчика 6, с выхода компаратора 9 снимается импульс, который поступает на тактовый вход АЦП 4. Таким образом, до окончания текущего кадра на выходе АЦП фиксируется код, характеризующий сигнал с элемента с номером Iy. Этот код поступает на первый вход блока 14 умножения, второй вход которого подключен к выходу регистра 11 последовательных приближений, который запускается по четвертому входу импульсом с выхода цифрового коммутатора 5. В течение (n+1) тактов, где n число разрядов на выходе кода регистра 11, осуществляется при помощи блока 14 умножения, компаратора 13, датчика 15 кода опорного уровня и регистра 11 формирование кода N_Iy коррекции чувствительности Iy-го элемента посредством сравнения произведения кодов сигнала А_Iy, с указанного элемента и подбираемого коэффициента коррекции N_Iy с кодом N_m опорного уровня. По окончании процесса подбора кода сигналом "Конец измерения" с второго выхода регистра 11 последовательных приближений производится запись значения N_Iy в ячейку блока 10 памяти по адресу Iy, который поступает на четвертый вход блока памяти с выхода счетчика 6. Этот же сигнал устанавливает счетчик 6 следующее состояние I, y+1. Тогда сигнал с второго выхода (=) компаратора 8 снимается, цифровой коммутатор 5 возвращается в исходное состояние, обеспечивающее работу АЦП 4 в поэлементном режиме и дискретного измерителя 8 координат, а регистр 11 последовательных приближений выключается по входу выбора. Далее процессы, описанные выше, повторяются до нахождения коэффициента N_I, y+1 коррекции чувствительности элемента с номером I, y+1. Таким образом, осуществляется калибровка всех элементов матричного фотоприемника. По окончании калибровки сигнал "Калибровка" с входа 16 снимается, что может быть сделано посредством дешифрации конечного состояния счетчика 6, и устройство переводится в режим компенсации: выход коммутатора 12 подключается теперь к его второму входу, соединенному с выходом блока 10 памяти, который адресуется уже от блока синхронизации телевизионной камеры 1. Код с выхода АЦП 4 А_iу поступает на блок 14 умножения, где умножается на коэффициент компенсации N_ij и в результате на выход 17 поступает откорректированный по неравномерности чувствительности видеосигнал в виде меняющегося с частотой элементов двоичного кода.

Формула изобретения

1. Способ калибровки матричного фотоприемника, заключающийся в облучении матричного фотоприемника излучением эталонного источника излучения, усилении видеосигнала с каждого ij-го элемента, где i номер строки матричного фотоприемника, j номер его столбца, до величины опорного уровня, определение и запоминание коэффициента компенсации N_i для каждого элемента и последующем усилении видеосигнала с каждого ij-го элемента с коэффициентом компенсации N_i, отличающийся тем, что, с целью повышения точности компенсации неравномерности видеосигнала матричного фотоприемника, определяют координату центра тяжести светового пятна эталонного источника излучения, измеряют координату ij-го элемента матричного фотоприемника, сравнивают их между собой и сдвигают матричный фотоприемник до совпадения координаты ij-го элемента с координатой центра тяжести эталонного источника излучения. 2. Устройство для калибровки матричного фотоприемника, содержащее телевизионную камеру, включающую матричный фотоприемник и блок синхронизации, связанную с устройством перемещения, соединенным с блоком согласования, а также блок памяти, регистр последовательных приближений, цифровой коммутатор, компаратор и датчик кода опорного уровня, выход которого соединен с вторым входом компаратора, подключенного выходом к первому входу регистра последовательных приближений, второй вход которого соединен с выходом телевизионной камеры и вторым входом блока памяти, а выход с первым входом блока памяти и первым входом цифрового коммутатора, второй вход которого подключен к выходу блока памяти, отличающееся тем, что в него введены аналого-цифровой преобразователь, дискретный измеритель координат, второй цифровой коммутатор, второй и третий компараторы, блок умножения и счетчик, вход которого соединен с третьим входом блока памяти и вторым выходом регистра последовательных приближений, подключенного третьим входом к третьему входу второго цифрового коммутатора и второму выходу третьего компаратора, первый выход которого соединен с входом блока согласования, первый вход с выходом счетчика, четвертым входом блока памяти и вторым входом второго компаратора, подключенного первым входом к выходу телевизионной камеры, первому входу аналого-цифрового преобразователя и первого входа второго цифрового коммутатора, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора, первый выход с четвертым входом регистра последовательных приближений и вторым входом аналого-цифрового преобразователя, а второй выход с вторым входом дискретного измерителя координат, подключенного выходом к второму входу третьего компаратора, а первым входом к выходу аналого-цифрового преобразователя и первому входу блока умножения, выход которого соединен с первым входом первого компаратора и выходом устройства, а второй вход с выходом первого цифрового коммутатора, подключенного третьим входом к третьему входу третьего компаратора и пятому входу блока памяти. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что дискретный измеритель координат содержит пороговый блок, выход которого подключен к первым входам первого и второго блоков умножения, выходы каждого из которых подключены к первым входам первого и второго сумматоров соответственно, выходы которых подключены к первым входам первого и второго блоков деления, выходы которых соединены с входами выходного регистра, подключенного к входу компаратора, а также последовательно соединенные одновибратор и третий сумматор, выход которого подключен к вторым входам блоков деления, при этом выход одновибратора дополнительно подключен к вторым входам первого и второго сумматоров, а вход соединен с выходом цифрового коммутатора, другой выход которого соединен с третьими входами блоков деления, выход цифрового коммутатора дополнительно соединен с вторыми входами блоков умножения и с четвертыми входами блоков деления, выход порогового блока соединен с вторым входом третьего сумматора, а выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу порогового блока, третьим входом первого, второго блоков умножения и третьего сумматора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2