Способ автоматического контроля шахтных устройств визуализации и стенд для его осуществления

 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для автоматического контроля качества изображения, получаемого шахтными устройствами визуализации (ШУВ) на основе контраста и видимости искомого объекта наблюдения. Цель - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения определения видимости по уровню зрительной задачи опознования с учетом пространственного спектра слайда реального объекта наблюдения. Контроль ведут одновременно по двум оптическим каналам. На одном из них определяют характеристики объекта наблюдения, а на другом - характеристики испытуемого ШУВ 21. Для этого в первом канале фотографируют объект наблюдения в реальных условиях наблюдения, делают слайд 3 и располагают его перед лазером 1 и коллиматором 2. Освещают слайд 3 пучком света. Изображение слайда 3 преобразуется Фурье-объективом 4 в пространственный спектр объекта наблюдения, который формируется на мишени телекамеры 5. На втором канале равномерно освещают осветителем 18 тест-объект 19, например, в виде миры Фуко (радиальной миры) и формируют ее изображение на фотокатоде ШУВ 21. С экрана ШУВ 21 изображение переносится на мишень телекамеры 23. Видеосигналы U<SB POS="POST">I</SB> и U<SB POS="POST">I</SB> с телекамер 5 и 23 через блоки 6 и 9 ввода видеоинформации с учетом элементов разложения телевизионного растра обеспечивают безадресный ввод элементных напряжений U<SB POS="POST">I</SB> и U<SB POS="POST">1</SB> для дальнейших вычислительных, операций. Затем телесигналы U<SB POS="POST">I</SB> и U<SB POS="POST">I</SB> вводятся в ОЗУ, где хранятся для произвольной выборки. Параллельно определяют пространственно-частотную характеристику ШУВ 21 по контрольному тесту известного контраста и частоты. После чего определяют пространственный спектр объекта наблюдения и частотно-контрастную характеристику. По полученным характеристикам определяют наиболее информативный спектр частот объекта наблюдения и определяют видимость объекта наблюдения на каком-либо уровне задачи. Блок обработки информации содержит электронный коммутатор 15, ЦАП 16, телемонитор 17, центральный процессор 8, контролеры 9-11 накопителя 12, видеотерминала 13 и печати и блок 14 печати. 2 с.п. ф-лы, 7 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСтИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (1) Е 21 С 35/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтиРытиям пРи Гннт сссР (21) 4455631/24 03 (22) 05.07.88 (46) 23,04.90,Бюл, И- 15 (71) Институт горного дела им, А.А. Скочинского (72) И.Л,Гейхман, С,М,Гвоздев, А.А,Богомолов, В.И,Назаров, А.М.Онищенко и А.П,Янин (53) 621. 3 (088. 8) (56) Мацковская Ю.З. и др. Измерение шумов электронно-оптических преобразователей, - Оптико-механическая промышленность,1981, 11- 12, с,6.

Ратнер Е,С. и др, О взаимосвязи измеряемого отношения сигнала к шуму ЭОПа с его пороговыми характеристиками, — Там же, 1976, У 7, с, 3-5, (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

ШАХТНЫХ УСТРОЙСТВ ВИЗУАЛИЗАЦИИ И

СТЕНД ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горному делу и предназначено для автоматического контроля качества иэображения, получаемого шахтными устр-вами визуализации (ШУВ) на основе контраста и видимости искомого объекта наблкде- ния. Цель - расширение функциональных возможностей эа счет обеспечения определения видимости по уровню зрительной задачи опознавания с учетом пространственного спектра слайда реального объекта наблюдения, Контроль ведут одновоеменно по двум оптическим каналам, На одном из них опреде ляют характеристики объек-а наблюдения, а на другом — характеристики испытуемого ШУВ 21. Для этого в пер-вом канале фотографируют объект наблюдения в реальных условиях наблюде-ния, делают слайд 3 и располагают его перед лазером 1 и коллцматоро1; 2.

Освещают слайд 3 пучком свeòà, Изо,.: —.:ажение слайда 3 преобразуетс; Фурьеобъективом 4 в пространстве ный спектр объекта наблюдения > i торьл .: формируется на мипени телекамеры 5,.

На втором канале равномерно освещают осветителем 18 тест-объект 19, например, в виде миры Фуко (радиальнсй миры), и формируют ее изобржкение на фотокатоде ШУВ 21. С экрана ШУВ 21 изображение переносится на мил1ень телекамеры 23,Видеосигналы U.. и tJ.

1 1 с телекамер 5 и 23 через блоки 6 и

24 ввода видеоинформации с учетом элементов разложения телевизионного растра обеспечивают безадресный ввод

1559140 элементных напряжений U! и U. для

> 1 дал ь H еи них вычи сл HT eJI ь вы х о и яр ации

Затем телесигналы U. u U вводятся в

1 >

ОЗУ, где хранятся для произвольной выборки, Параллельно определяют пространственно-частотную характеристику ИУВ 21 по контрольному тесту изьестного контраста и частоты, После чего определяют пространственный спектр объекта наблюдения и частотноконтрастную характеристику; По полуИзобретение относится к горному делу, а более конкретно к способам автоматического контроля качества иэображения и стендам. для калибров. ки и автоматического контроля, качества получаемого изображения шахтными системами визуализации на основе определения контраста и видимости иско- 25 мого, объекта наблюдення,и может быть использовано в лабораториях институтов, заводов по производству устройств визуализации и шахтных наладочных лабораториях.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей эа счет обеспечения определения видимости по уровню зрительной задачи опознавания с учетом пространственно-, го спектра слайда реального объекта наблюдения.

На фиг,1 изображена функциональная схема стенда для контроля шахтных устройств виэуализации1 на фиг,2 — радиальная мира Фуко; на фиг.3 — функциональная схема блока ввода видеоинформации; на фиг,4— схема аналого-цифрового преобразователя; на фиг,5 - временные диаграммы работы блоков, на фиг.6 — схема электронного коммутатора; на фиг,7— схема цифроаналогогого преобразователя, Стенд,гпя автоматического контроля шахтных устройств визуализации со„50 держит одномодовый лазер 1, коллиматор 2, слайд 3 Фурье-объектив 4 и телевизионную камеру 5, находящиеся на на одной оптической оси первого канала. Первый и второй выходы телевизион- 5 ной камеры 5 соединены с первым и вто- рым входами блока 6 ввода впдеоинформацни (БВВИ). ченным характеристикам определяют

I наиболее информативный спектр частот объекта наблюдения и определяют видимость объекта наблюдения на каком-либо уровне задачи.

Блок обработки информации содержит электронный коммутатор 15, ЦАП 16, телемонитор 17, центральный процессор 8 контроллеры 9 — 11 накопителя 12, видеотерминала 13 и печати и блок 14 печати. 2 с.п,ф-лы, 7 ил.

Первый выход блока 6 через магистраль "Общая нина" 7 соединен с цент"ральным процессором (ЦП) 8, контроллером 9 накопителя 11 (КН), контроллером 10 видеотерминала (KBT j и конт-, роллером 11 печати (КП). КН 9 соеди,нен с накопителем 12, КВТ 1Π— с видеотерминалом (ВТ) 13, КП 11 — с бло ком 14 печати, Второй и третий выходы

БВВИ 6 соединены с первым и вторым входами электронного коммутатора (ЭК)

15. Выход ЭК 15 соединен с входом цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 16, выход которого соединен с . входом телевизионного монитора (ТМ)

17, Второй оптический канал состоит из осветителя 18, тест-объекта 19, проектирующей оптической системы 20, шахтного устройства 21 визуализации (например, электронно-оптического преобразователя), переносящей оптической системы 22 и дополнительной телевизионной камеры 23, находящихся на общей оптической оси, Первый и второй выходы телевизионной камеры 23 соединены с первым и вторым входами второго БВВИ 24, Первый выход БВВИ 24 через магистраль 7 соединен с блоками

8 - 11, а второй и третий выходы

БВВИ 24 подключены к третьему и четвертому входам ЭК 15, Физиологическая структура зрительной системы человека является фильтром пространственных частот, что доказано множеством физиологических опытов, Обработка изображений в коре головного мозга осуществляется по по-. роговому критерию для каждой. отдельной пространственной частоты, Совокупность этих сигналов по пространственным частотам определяет понятие

59! 4П

Уровень решения зрительной з;)(()чн с в я 3 я и с в Р. р () я т ) (О с т т1 )o Гц) н н ) т (.:( конкретного решения (правил) ного ли5 бо ложного) поскольку нзобра((ение

9 формируется потоком фотонов, а процесс обнаружения, различения н (с)зн»вания имеет статистический характер, Именно поэтому для проверки устройств ð визуализации нужно знать 9 какие пров странственные частоты шахтное устройство визуализации передает с достатn.-(ным для обнаружения, различения .пнбо опознавания уровнем сигнала. ПОд сигналом нужно понимать контраст изображения на экране устройства визуализации, а под шумом — пороговый контраст органа зрения при известной средней яркости измеряемого н-.îáðàæå-. ния. Если известен пространствен.ный спектр Объекта наблюдення9 для которого создавалось устройство низуализ ацин 9 тО MOKHQ оценить ВОЗ можнО( ти контролируемого устройства визуализации по отношению к реальной работе с ней оператора, т,е, с учетом восприятия иэ обр ажения,, Распределение яркости объекта

1,)(х9у) можно представить в частот—

30 ном виде: ехр $ — j 2 (V„x + Ч y)) dx(.(, 35

Использование шахтных визуальных 4р устройств требует работы по уровню опознавания, так как оператор (шахтер) должен хорошо видеть объект наблюдения (рабочий орган машины, стойки крепи, детали комбайна и т.,д,) и правильно опознавать объект на экра-. не шахтного визуального устройства,.

Работа по более низкому критерию (обнаружение, различение ) создает большие психологические перегрузки9 5р связанные с угадыванием, и создает опасные ситуации. Оператор в шахте находится.в.экстремальных условиях и, соответственно, аппаратура визуализации слуит для улучшения условий 55 труда и повышения производительности за счет получения полной визуальной информации из труднодоступных мест.

Х9 У

)(9 У

1r об иэображении предмета по сравнению с аналогом, заложенным в участках коры головного мозга, отвечающих за память, Пороговым критерием для зрительной системы является отношение сигнал/шум (с/ш) (фотоннь|й шум и внутренний шум органа зрения), Для обнаружения достаточно, чтобы отношение с/ш = (2,5-:3,5). Обнаружением называется категория определения какоголибо светлого пятна на темном фоне либо наоборот, Для оценки предельной видимости какого-либо изображения использование такого критерия, как обнаружение недостаточно, Переход к видению объекта требует получения на экране устройства визуализации качественного изображения с, деталями, определяющими его название в памяти коры головного мозга человека, Поэтому основным критерием для создания систем визуализации является опознавание объекта наблюдения, различение его деталей, Сравнение с памятью полученного сигнала возможно только тогда, когда набор пространственных частот, определяющих спектр объекта наблюдения, превысит определенное значение сигнал/шум. Уровень зрительной задачи можно разделить на обнаружение, различение и опознавание, Критерием, для их определения может являться отношение сигнал/шум (для различения с/ш = 8-:10; для опознавания с/ш =

16- .20). я,(ч„,i „) = ff ь,(х,y)" где Я p(V„,V „) — спектральное распределение яркости объекта наблюдения; — линейные координаты; — пространственные частоты, Спектральную плотность мощности внутренних шумов органа зрения оператора обозначим Ci (Ч„, Ч„).

Выходное отношение сигнал/шум можно представить в виде

2 1 1 7 IS(V Чч)1 ш = - dV „(;Рг (гп) (Ь) Если значение отношения ш9 полученного в зрительной коре головного мозга, равно или превьппает m„, за))ор 9 фиксированного в отделах зрительной памяти коры головного мозга, то принимается решение о наличии объекта в поле зрения оператора, при и) i ю „

"() f) решение об его отсутствии.

1559140

К8 MLS

I iIiIP 1 IIOP

20 где К 8 — видимый ко нтр а ст, получаемый на экране шахтного устройства визуализации;

K,„ — пороговый контраст, определяемый характеристиками зрения оператора (шахтера).

Численное значение видимого конт-. раста определяется исходя из известного спектрального распределения ярЗО кости изображения

xi If !6нз (v рvx)I Й xxIixjJ (G(VII Vy )

- — — 1

1, З5

DL6

К

Ср где Я „. (Ч,(Чу) = BLED. S (Ч„Ч ); и 1,р — максимальная видимая разность яркости с относительным распределением 1 (х,у), 40 нормированным по максимуму к единице; из

Б (V V ) — преобразование Фурьефункции 1 (х,у), S (V V ) S,(V„

Vg) (Ч„), T(V Ч ) - йространХ ственно-частотная характеристика или частотно-контрастная ха50 рактеристика шахтной системы визуализации;

L - средняя яркость изобср р ажения, Пороговый контраст можно опреде55 лить аналогично:

Й ? пор

К ядр

1. Ср

Значения функции С(Ч„,Vy) приводя т в т абличном виде для р азличных яркостей адаптации органа зрения оператора для случая осесимметричного поля, что характерно практически для любого шахтного устройства виэуалиэ ации, Pасчет видимости, Термин видимость испольэуется для характеристики того, 10 насколько хорошо либо далеко можно видеть при определенных внешних условиях наблюдения, Степень видимости объекта или просто видимость (коэффициент видимости) определяется отношением контраста к его пороговому значению. Если обозначить Ч вЂ” ви,цимость, то

6 I S u3 (Vx V y) I 1 fly

G(Ч Ч)

Г

L бр где ЛLп — пороговая разность яркости органа зрения оператора, При соблюдении условия постоянной средней яркости иэображения, что ,характерно для стендовой яркостной обстановки, получают выражение, определяющее видимость при использовании контролируемого шахтного устройства визуализации:

Ка

Ч

К пор + 00/

Функция С (V„,V ) зависит от средней яркости изображения, т. е. яркости адаптации органа зрения оператора поэтому задание этой функции необходимо проводить для оптимальных условий наблюдения, что справедливо для яркостей, лежащих в области 50100 кд/и

Способ автоматического контроля шахтных устройств визуализации состоит в следующем, Для контроля основной характеристики шахтного устройства визуализации — качества передачи изображения используют критерий видимости, Для этого автоматический контроль ведут одновременно по двум оптическим каналам, на одном из которых определяют характеристики наблюдаемого объек". та, а на другом — характеристики испытуемого устройства визуализации.

Затем определяют пространственный спектр изображения, вводят характеристики зрения оператора и определяют видимо ст ь наблюдаемо ro объекта на каком-либо уровне зрительной задачи, Фотографируют объект наблюдения в реальных условиях наблюдения и делают слайд, используемый в канале объекта, Затем располагают слайд перед лазером и коллиматором, освещают слайд когерентным пучком света, Изображение слайда преобразуется Фурье-объективом в пространственный спектр объекта наблюдения. Пространственный спектр объекта формируется на-мишени телевизионной камеры, и передается дальше как видеосигнал U с телевизионной

1 камеры, Пространственный спектр объекта зависит от распределения яркости

1559 140

5

25 резисторы 84 — 92, 30

50 объекта 1.„(х, у) и записывается следующем виде:

S.(V„,V„) = )$1..(х,y)

exp (— j 27(«(V„x + V„y))dV dV>

На втором канале определяют пространственно-частотную характеристику шахтного устройства визуализации.

Для этого равномерно освещают тестобъект, например, в виде миры Фуко (радиальной миры), формируют ее изображение на фотокатоде испытуемого устройства, например электронно-оптического преобразователя. Затем с экрана испытуемого шахтного устройства визуализации изображение переносит ся на мишень телевизионной камеры, видеосигнал с которой передается дальше как видеосигнал U,.

Видеосигналы от первого и второго каналов U. u U. через блоки ввода !

1 1 видеоинформации с учетом элементов разложения телевизионного растра обеспечивают безадресный ввод элементных напряжений U .и U. для дальнейших вы1 I числительных операций. Далее телевизионные сигналы П; и U . .вводятся

1 в оперативно запоминающий блок в темпе телевизионной развертки и хранятся для произвольной их выборки, а также для вывода на видеоконтрольное устройство (телевизионный монитор).

В память также вводят (задают) спектральную плотность мощности внутренних шумов органа зрения С (Ч„,V 1«) для средней яркости адаптации

50 кд/м

Параллельно на втором канале onр еделяют про стр aHcтвенно-ч а сто тную (частотно-контрастную) характеристику шахтного устройства визуализации

Т(Ч„,V P по контрольному тесту известного контраста и частоты (например, мира Фуко), Затем определяют пространственный спектр изображения объекта, перемножая пространственный спектр объекта Я (Чк, V ) и частотно-контрастную характеристику

Т(ЧХ i ЧМ) 3

Я (v„ðV у) So(V„âV) Т(хэ ч)

По полученным характеристикам

S©(V <в,V у) H T(V„,Vу) можно определить дополнительно наиболее информативный спектр частот объекта и возможно согласование его с устройст— вом визуализации, Блок ввода информации (фиг,3) содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 25, блок 26 синхронизации, блок 27 логики режима, блок 28 форм« рования адреса, первый шинный формирователь 29, оперативно запоминающий модуль 30 видеоинформации (ОЗИВИ), программный интерфейс 31, многорежимный буферный, регистр 32, регистр 33 режима, дешифратор 34 режима, ши««ны«3 формирователь 35 и дешифратор 36 чте -. ния з аписи

Аналого — цифровой преобразователь

25 (фиг,4) включает резисторы 37 — 39, буфе1 ный операционный усилитель 40, транзистор 41 микр о схему 42, р езистор 43, конденсаторы 44 и 45, резисторы 46 — 50, диод 51, RC-фильтр из конденсатора 52 и резистора 53, операционный усилитель на микросхеме

54 и транзисторе 55,стабилитрон 56, резисторы 57 — 62 и конденсаторы 63

68, Электроны.«й коммутатор 15 (фиг.- 6) содержит элементы 2И -HF. 69 — 82, двухпозиционный переключатель 83 и

Цифроаналоговый преобразователь

16 (фиг, 7) содержит микросхему 93 с резисторами 94 и 95 и конденсатором 96.

Стенд (фиг, 1) содержит о;;,номодовый лаз ер 1, например, гели -неоновый типа ЛГ-52, коллиматор 2 для равномерного освзщания параллельным пучком света слайда 3, Слайд 3 представляетт собой сфо то гр афиро ванное изображение объекта наблюдеш;я, например угольного комбайна, его элементов, стойки крепи, зубцов режущего органа и т,д, Изображение на слайде

3 преобразуется Фурье — объективом 4 в

Фурье-спектр и проектируется на мишень телевизионной камеры 5, Видеосигнал, содержащий пространственный спектр объекта наблюдения, с первого (сигнального) выхода телевизионной камеры 5 поступает на первый вход блока 6 ввода видеоинформации, а синхросигналы с второго выхода (синхронизации) телевизионной камеры 5 подаются на второй вход БВВИ 6.

Цифровая информация с первого (магистрального) выхода БВВИ 6 через магистраль "Общая шина" 7 подается к ЦП 8 и далее к КН 9, КВТ 10 и КП 11.

1559 140

КП 9 соединен с накопителем 12 КВТ

l0 .- с вьдеотергыналом ВТ 13, КП 11 с блоком 14 печати, Коды видеосигнала с второго выхода БВВИ 6 поступают. на первый вход ЗК 15, а тактовый сигнал с третьего выхода БВВИ 6 — на второй вход, 3К 15, Выход ЗК 15 соединен с входом ЦАП 16, а выход ЦАП 16 с видеовходом ТИ 17, Второй оптический канал для измерения пространственно-частотой (частотно-контрастной) характеристики шахтного устройства визуализации содержит осветитель 18, задачей которого является равномерное, освещение тест-объекта 19 — мирь. "Фуко (радиальной миры), определяющей простату измерения и расчета частотно-контрастной характеристики шахтного устройства визуализации в полярных координатах с учетам не только горизонтальной но и вертикальной составляющей „19 (фиг. 2) переносится проектирующей оптической аисте.1ой 20 на фотокатод испытуемого шахтного устройства визуализации, например электронно-оптического преобразователя (ЭОП 1 21. С экрана испытуемого устройства полученное изображение миры Фуко 19 формируется переносящей оптической системой 22 на дополнительную телевизионную камеру 23, Видеосигнал и синхрасигнапы с первого и второго выходов телевизионной

3 ю" камеры 23 поступают соответственно на первый и второй входы втарогo HBBN

24. Первый выход БВВИ 24 через магистраль 7 соединен с блоками 8 — 11, а второй и третий выходы БВВИ 24 под- <0 ключаются соответственно к третьему и четвертому входам ЭК 15 (аналогично подключению блока БВВИ 6).

В качестве однОмадавОгО лазера 1 мажет быть использован лазер типа

ПГ-52 или 31Г-38. в качестве коллиматора 2 — коллиматор с Х = 1000, Слайд 3 изготавливается фотографически, а в качестве Фурье-объектива

4 МОжет бытb исHo lb oBRii.<1 gBQRKol3b пуклая линза„ В качестве телевизионных камер 5 и 23 можно использовать телевизионную камеру типа КТП- 73 с видиконом типа ЛИ-421, В качестве осветителя 18 может быть использован

55 осветитель от оптической скамьи

ОСК-3, который состоит из источника света (лампы накаливания), цвухлинзового конденсора и молочного стекла.

В качестве нроектирующей оптической системы 20 может быть использован фотографический объектив типа И-60, Переносящая оптическая система 22 может быть выполнена также в виде фотографического объектива И-60, Блоки

6 и 24 ввода видеоинформации реализу-, ются по схеме; представленной на. фиг. 3, БВВИ 6 и 24 работают следующим образом.

Видеосигнал с телевизионной камеры 5 или 23 поступает на вход АЦП 25, а синхросигналы — на блок 26 синхронизации и блок 27 логики режима, Тактовый сигнал АЦП 25 поступает от блока 26 синхронизации на вход синхронизации АЦП 25, Помимо тактового сигнала АЦП блок 26 синхронизации формирует тактовый сигнал ЦАП 16 поступающий на электронный коммутатор 15, и сигналы синхронизации для блока 28 формирования адреса. С выхода АЦП 25 шестиразрядный код видеосигнала через первый шинный формирователь 29 поступает на ОЗИВИ 30 и на 3К 15, Обмен с центральным процессором 8

Обеспечивается программным интерфейсом.31 и,многорежимным буферным регистром 32 через магистраль "Общая шина" 7.

Регистр 33 режима и дешифратор 34 режима формируют сигналы управлений на блок 26 синхронизации и блок 27 логики режима. Блок 28 формирования адреса, состоящий из адресных счетчиков и схем управления ими, позволяет установить адрес, указываемый ЦАП

16 и последовательно наращивать его с этого номера или адреса, указанного в многорежимном буферном регистре

32 (адрес поспедчего обращения) °

Блок 27 логики режима совместно с блоком 26 синхронизации обеспечивают необходимые сигналы управления на блок

28.формирования адреса, °

ОЗМВИ 30 имеет структуру, соответствующую расположению строк телевизионного растра (500 строк) и элементов разложения в строке (500 элементов), Таким образом, каждому элементу разложения телевизионного растра соответствует свой физический адрес ОЗИВИ, что обеспечивает беэадресный ввод видеоинформации, В соответствии с командами, поступающими из ЦП 8, шинный формирователь 35 транслирует сигналы адреса, вырабатывае1559140

14 мые блоком 28 формирования адреса, на адресные входы ОЗМВИ 30. Дешифратор 36 чтения-записи вырабатывает последовательность импульсов управления для ОЗМВИ 30 при чтении или записи кадра.

В состав программного интерфейса

31 входят регистры состояния (PC), адреса (РА), данных ОЗМВИ 30 (РДВИ), загрузки (РЗ) и чтения-записи (РЧЗ).

Обращаясь к этим регистрам, а также к многорежимному буферному регистру

32, в котором хранится адрес последнего обращения, ЦАП 16 может инициализировать несколько режимов работы: А — загрузка ОЗМВИ;  — чтение из ОЗМВИ, С вЂ” ожидание (при включении питания и при хранении записанного кадра).

Режим А включается обращением к

РЗ, при этом а РС устанавливается бит "Занято", БВВИ 6 и 24 не реагирует на обращение до окончания загрузки ОЗИВИ 30, обеспечивая синхронное 25 с поступлением синхросигналов с телекамеры стробирование схемы синхронизации и наращивание счетчика адреса, Режим В инициализируется обращением к РЧЗ, В этом режиме регистры 30

PA и РДВИ достпуны по чтению, При однократном обращении к РЗ (режим А) . ближайший кадр записывается в ОЗМВИ 30 и сохраняется там до следующего ввода. Режим В может реализо- 35 ваться необходимое число раз беэ изменения содержания ОЗМВИ 30, Таким образом, ЦАП 16 в процессе обработки информации может обратиться к любой точке массива оцифрованного .ви- 40 деосигнала (1 кадра) неограниченное число раз.

Видеосигнал от телевизионной камеры 5(23) поступает на согласующий делитель АЦП 25 (фиг.4) на резисторах 45

37 — 39, обеспечивакщий согласование волнового сопротивления коаксиального . кабеля и входного импеданса АЦП 25 и необходимый коэффициент деления входного видеосигнала, В данной схеме вол-50 новое сопротивление Z = 75 Ом, входной сигнал U > =- 2В, требуемый сигнал на входе буферного операционного усилителя (т,е. на резисторе 38)

U. = 1В, номинал резистора 39 1 кОм.

Величина резистора 37

Пй Uî

R = 2

1 (Зт) !!н

Величина резистора 38

l (з81 (зэ) ц „д, — — l

U Z

Для указанных Z, U» U, R (эт1 = 37 ° 5 Ом; R (эоГ 39 Ом

Буферный операционный усилитель

-АЦП 25 собран на микросхеме типа

574УД1А и транзисторе типа 2Т630А и обеспечивает развязку входных компараторов микросхемы 42 от выхода телевизионной камеры 5 (23) и кабеля связи. Коэффициент усиления операцион. ного усилителя и, соответственно, напряжение на входах ИЬ, 13Ь, 15b микросхемы 42 (К!107ПВ1) определяются резистором 43 (2 ком). Коррекция частотной характеристики осуществляется конденсаторами 44 и 45 (подстроечный) с номиналами 18 и

2/10 пФ соответственно. Резисторы 46 (l МОм) и 47 (200 кОм) позволяют производить установку начального напряжения (подстройку нуля входа), Резисторы 48 (51 Ом), 49 (6,8 Ом), 50 (51 Ом) .и диод 5! (Д237А) опре- . деляют режим транзистора 41 по постоянному току. Конденсатор 52 (0, 15 мкФ) — фильтрующий, резистор

53 (150 Ом) служит для предотвращения самовозбуждения буферного операционного усилителя, В качестве источника регулируемого источника опорного напряжения используется операционный усилитель на микросхеме 54 типа 153УД1А и транзисторе 55 типа 2Т361А.

Стабильное напряжение +9В выделяется на стабилитроне 56 типа Д818Е и через резистор 57 (6,2 кОм) поступает на вход 2с микросхема 54, а обратная связь осуществляется с выхода операционного усилителя (эмиттер транзистора 55) через резистор 58 (120 Ом) и переменный резистор 59 (100 Ом), что позволяет получить стабильное опорное напряжение на входе 9b микросхемы 42, регулируемое в пределах О, 175-0,32 В (при указанных номиналах резисторов 57 — 59)

Резистор 60 (620 Ом) является ограничительным для выпрямителя +9В, Резисторы 61 и 62 определяют режим работы транзистора 55 по постоянному току, Конденсатор 63 предотвращает самовозбуждение операционного усили1559140 теля. Конденсаторы 64 — 68 — фильтрующие.

Подключение общего аналогового вывода (контакт 4а микросхемы усилителя 40) осуществляется к оплетке коаксиального кабеля, подающего видеосигнал на резистор 37,а общий цифровой вывод (контакты 5b, 43Ь микросхемы 42) подключается в зависимости от конкретной конструкции стенда, числа и расположения источников питания в точке, обеспечивающей наименьшие помехи и наводки на аналоговый вход, 15

Работой АЦП 25 управляет один тактовый сигнал. Временная диаграмма р аботы приведена на фиг, 5 (графики а б, в) . Выборка и производится через время порядка 15 нс после прохож-:-, дения переднего фронта первого тактового импульса АЦП (апертурная за-, держка tй„). В период паузы между тактовыми импульсами tsar производит-. ся кодирование, а после прохождения 25 переднего фронта второго тактового импульса t > с задержкой цифрового выхода td„ код выборки и поступает на выход (время t Й, не более 50 нс) .

Таким образом, время преобразования

АЦП

t -= — --+td

С ье

АР где j„- частота преобразования (10 МГц), причем длительность тактового импуль-, са tS, не менее.20 нс. Яестиразрядный код с выхода АЦП 25 через шинный формирователь 29 поступает на входы данных ОЗМВИ 30 и на электронный коммутатор 15, который выполняет роль переключателя визуального контроля, позволяющего отобразить на телевизионном мониторе 17 изображение, получаемое телевизионными камерами 5 и 23 (первый и второй каналы соответственно).

Электрическая схема электронного коммутатора 15 (фиг.б) включает 14 элементов 2И-НЕ 69-82, объединенных попарно по схеме ИЛИ и реализованных на микросхемах типа 531 ЛА9П, состоящих иэ 4 элементов 2И-НЕ с открытым коллектором и допускающих объединение выходов по схеме ИЛИ, Переключе55 ние каналов осуществляется двухпозиционным переключателем 83 типа NT-1, Верхнее (no . схеме) положение — 1 й— обеспечивает включение элементов

2И-НЕ 76 — 82 и блокировку элементов

69 — 75, и разрешает прохождение сигналов от блока 24. В нижнем положении — 2 d — переключатель 83 определяет включение элементов 69 — 75 и блокировку элементов 76 — 82, Для повышения помехоустойчивости коммутирующие входы всех элементов 2И-НЕ 69—

82 подключены к источнику питания через резисторы 84 и 85 (номиналом

1,2 кОм). Резисторы 86 — 92 являются нагрузочными, номиналом J кОм, С выходов:.электронного коммутатора

l5 коды видеосигнала (6 разрядов) и тактовый сигнал ЦАП поступают на входы цифроаналогового преобразователя 16, ЦАП 16 (фиг.7) собран на микросхеме 1118ПА2 93 и включает резисторы

94 и 95 и конденсатор 96. Основным элементом является быстродействующая микросхема 93. Код видеосигнала и тактовая частота поступают от электрон". ного коммутатора 15 на входы D B и С блока 93. Входы Р7- D д не используются и через резистор 94 (3,3 кОм) подключаются к источнику питания 5В, Блок 93 используется в режиме транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), поэтому инверсные входы О,- П, не используются и остаются неподключенными.

Необходимая фазировка входного сигнала обеспечивается электронным коммутатором,15, поэтому инвертирующие входы Н и L соединены через резистор 95 (3,3 кОм) с источником питания +5В.

Для коррекции частотной характеристики блока 93 применен конденсатор 96 (емкостью 1 мкФ), включаемый между источником питания 5В и выводом коррекции блока 93, Выход быстродействующего цифроаналогового преобразователя подключен к входу телевизионного монитора 17, например, типа ВК23В102.

Тактовый сигнал на входе ЦАП 16. (фиг,5, графики г,д) представляет собой последовательность импульсов длительностью t (15-30 нс), -причем положительный перепад тактового импульса задержан на время t (noSy рядка 20 нс) относительно момента установления кода соответствующей выборки на информационных входах ЦАП 16, Выходной анаяоговьЖ сигнал на выходе

59140

17

+ t + td

Заест С С <

ЦА11 16 устанавливается с задержкой

td< (не более 30 нс) относительно заднего фронта тактового импульса, Таким образом, общее время задержки от момента выборки при оцифровке до момента установления восстановленного сигнала, соответствующего данной выборке, равно и составляет величину порядка 150200 нс.

Информационная магистраль "Общая шина" 7 реализована многопроводным кабелем, который используется для соединения БВВИ 6 и 24, ЦП 8, КН 9, КВТ 10 и КП 11 а также соединениями, выполненными непосредственно на генмонтажных панелях энтих блоков, Кабель представляет плоский шлейф из склеенных проводников и имеет следующие основные характеристики: волновое сопротивление 100+20 Ом; погонное сопротивление 0,17 Ом/м.количество проводников 56 сигнальных и

56 земляных, В качестве ЦП 8 применен процес-! сор СМ2420, осуществляющий вычисли:тельные операции и инициирующий обмен информацией, включающий встроенную память (объемом 248 кбайт и процессор с плавающей запятой).

В качестве накопителя 12 может быть применен накопитель на гибких магнитных дисках, состоящий из двух блоков ЕС-5074, связанный кабелем

T0ll/Е254 с общим контроллером 9 на. копителя типа В922/003. Видеотерминал

13. типа BTA 2000-15, связанный кабелем T011/Å308 с контроллером 10 видеотерминала типа СМ 1420/402, в совокупности представляет алфавитноцифровой видеотерминал СМ1420,7202, Блок 14 печати типа АЦПУ СМ 6305, связанный кабелем ТО!0/Е292 с контроллером 11 печати типа, 1420/400, входит в састав устройства печати

СМ 1420,6305.

Стенд работает следующим образом.

Равномерно подсвеченный с помощью лазера 1 и коллиматора 2 слайд 3 имитирует изображение реального объекта, Это иэображение Фурье-объекти« вом 4 разлагается на пространственные спектральные составляющие (по интенсивности пространственных час-., тот), преобразуемые телевизионной

l8 камерой 5 в видеосигнал, который оцифровывается и эапо атнлется в

БВВИ 6 °

Во втором оптическом канале осветитель 18 подсвечивает тест-объект

l9 (мира Фуко) и его изображение переносится оптической системой 20 на фотокатод ЭОП 21, а иэображение с экрана ЭОП 2 l через оптическую систему

22 поступает на телевизионную камеру 23, преобразующую его в видеосигнал, который затем оцифровывае", ся и запоминается в БВВИ 24 (аналогич-!

5 но первому каналу) °

Таким образом, в БВВИ 6 и 24 находится оцифрованный кадр иэображений объекта наблюдения и тест-объекта. Контроль работы трактов формиро20 вания и оцифровки этих иэображений осуществляется с помощью ЭК 15, ЦАП

16 и ТМ !7, при этом достоверность контроля повышается за счет того, чго оператор наблюдает на экране ТМ 17 изображение, сначала переведенное в коды АЦП 25, а затем снова в видеосигнал ЦАП 16. ЦП 8 через магистр.-ль

7 выбирает элементтьи напряжения U,. из БВВИ 6 и 2 : и производит обработку в соответствии с укаэанными операциями, При этом обмен информа.-„1 ей и со-ответствующие командные сигналы меж" ду блоками 6, 8, 9„ 10 и 24- ини35 циируются только ЦП 8. Прог,.амма заботы, записанная на магнитнс 1 диск накопителя !2, передается в ЦП 8: через КН 9 после набора соотве: ствующей команды иа ВТ 13, после чего

КВТ 10 через магистраль 7 вызыват

Ц1: 8, который обращается сначала

КВТ 10 и опрашивает его, а затем переписывает информацию иэ накопителя

12.

45 Дальнейшая работа,. вплоть до окончания полного цикла обработки, идет под командой ЦП 8, причем обеспечивается вывод необходимой информации на ВТ 13 н блок 14 печати чере.-. блоки 10 и 11 соответственно, а пр"".межуточные результаты по мере необходимости выводятся и считываются при помощи накопителя 12 и КН 9, После установки слайда " с нужным сюжетом и необходимых дисков в накопитель 12 включается аппаратура, Затем оператор контролирует качество изображения Фурье-спектра объекта наблюдения на телемониторе 17, ноль!

1559140 зуясь при этом каталогом характер-" ных пространственных спектров для типовых объектов (круг, квадрат и т,д,). После этого оператор с помощью 3К !з устанавливает изображеГ

5 ние тест-об;,"**.ê òà 19 считываемого телекамерой 23 с экрана ЭОП 21, при этом диаметр размытого (однотонного ) .пятна в центре иэображения миры на экране телемонитора 17 зависит от качества установленного ЭОП 21.

Если оператор оценил работу трак— тов формирования и оцифровки изображения как нормальную, то он набирает 5 на ВТ 1 3 команду з апу ска про граммы обработки, после чего, как было указ HEio функции управления выполняет

ЦП 8, Прграмма обработки предусматривает трехкратное повторение цикла записи и вычислений, и подтверждение достоверности результата выдается (в виде сообщения на видеотерминале 13 и блоке 14 печати) в спучае совпадения результатов обработки в 25 каждом из циклов, Если этого не происходит, то оператор должен либо повторить трехкратный цикл вычислений. либо провести тестовую проверку стенда. 30

Тестовая проверка проводится сле-цующим образом. В первом канале (фиг, 1) устанавливается контрольный слайд 3, содержащий изображение квадрата или кружка размер которого выУ

35 бирается таким образом, чтобы граничная частота Фурье-спектра объекта соответствовала пороговой частоте глаза„ Во втором канапе изымается

ЭОП 21 а изображение тест-объекта

19 проецируется проекционной системой непосредственно на фоточувствительную поверхность телекамеры 23 (фиг,1), что позволяет получить максимальную ширину частотно-контрастной характеристики, В случае нормальной работы стенда результат обработки — отношение. m/m

llOP по уровню опознавания должен быть положительным, т.е. ш/m„01, ) 1.

Если стенд не проходит тест-проверки, то необходима проверка работы элементов стенда, При наличии мелких деталей в составе опознаваемого объекта, недостаточно хорошо передаваемых ЭОП 2! (фиг. 1), когда результат

55 вычисления m/m для задачи опознапор вания (отношение с/ш = 16- . 20) С 1, оператор имеет возможность снижать величину m«, постепенно переходя к задачам различения (отношение с/ш

8-:10) и обнаружения (с/ш 2,5 3,5), что осуществляете;.т путем задания нужной величины m на видеотерминале 13, Фо р му л а и з о б р е т е н и я

1, Способ автоматического контроля шахтных устройств визуализации, включающий проектирование световым потоком миры на катод шахтного устройсТВВ визуьшзации, регистрацию светового распределения яркости светового потока на аноде шахтного устройства визуализации, поэлементное считывание изображения светового потока с экрана шахтного устройства визуапизации и получение соответствующих напряжений U; измерение элементных электрических напряжений U,, U

U. с фотоприемника, соответствующих элементам светового распределения яркости, определение отношения сигнал/myMm, отличающийся тем, что, с целью расширеция функциональных возможностей за счет обеспечения определения видимости по уровню зрительной задачи опознавания с учетом пространственного спектра слайда реального объекта наблюдения, коллимированный когерентный световой поток пропускают через слайд реального объекта,.производят Фурье-преобра зование, проектируют полученное частное распределение яркости светового потока от элементов слайда и измеряют элементные телевизионные сигналы

U Ug U „„соответствующие распределению элементов светового потока от слайда реального объекта по яркости, производят селекцию элементных телевизионных сигналов U U

U, по пространственным частотам, суммируют амплитуды сигналов, попадающих в различные участки пространственного частотного спектра, полученные суммы амплитуд сигналов в различных участках про стр анс твенно го частотного спектра нормируют на наибольшую из сумм и регистрируют получеиное частотное распределение относительных сумм амплитуд сигналов Я (Ч„,Чу),. производят селекцию элементных телевизионных cH1 HBJToB П „, П,..., U по пространственным частотам, суммируют амплитуды сигналов, попадающих в

15 rj9 1/Ф C) различные участки пространственного частотного спектра, полученные суммы амплитуд сигналов в различных участках пространственного частотного спектра нормируют на наиболыпую из сумм и регистрируют полученное частотное распределение относительных сумм амплитуд сигналов T(V„,Ч„), задают спектральную плотность мощности пространственных шумов органа зрения оператора С(Ч„,V„), пороговое отношение сигнал/шум ш, по уровню опознавания, сер граничную пространственную частоту

Ч в пределах диапазона пространстненных частот от — V до + Ч,,суммируют величины отношений

s (ч„ч )-т (V чу) а з=" л

Йчх v>) 20

30 и находят значение

Ч 2 2 о(Чх Чу) (Чх Ч )

-v

Р а отношени сигнал/шум m определяют согласно алгоритму

vy ш= — — -1

20 определяют видимость по величине отношения m/mä,, причем поэлемент\ ное считывание изображения светового сигнала производят параллельно.

2, Стенд для автоматического контроля шахтных устройств визуализации, содержащий блок обработки информации и установленные на одной оптической оси последовательно друг за другом осветитель, тест-объект, -проекти- 40 рующую оптическую систему, оптичесФ кую систему и фотопрпемпи.с, о т л ч а ющи и с я тем, что, с целью расширения функционалып»х возможностей з а счет обеспечения определения видимости по уровню зрительной задачи опознавания с учетом пространственного спектра слайда ре ад ьного объекта, он снабжен установленными последовательно друг за друго на общей оптической оси одномодовым лазером, коллиматором, слайдом, Фурьеобъективом, телевизионной камерой, причем фотоприемник выполнен в виде телевизионной камеры, тест-объект выполнен в виде радиальной миры, блок обработки информации выполнен в виде двух блоков ввода видеоинформации, электронного коммутатора, цифроаналогового преобразователя, телевизионноro монитора, центрального процессора,контроллера накопителя, накопителя, контроллера видеотерминала, видеотерминала, контроллера печати, блока печати, причем телевизионные камеры соединены соответственно с первым и вторым блоками ввода видеоинформации, дна блока ввода видеоинформации, централь v»A процессор-, контроллер накопителя, контроллер видеотерминала, контроллер печати соединены магистралью "Общая шина", первый и второй блоки ввода видеоинформации соединены с электронным кОм= мутатором, который соединен с цифроаналоговым преобразователем„ соединенным с телевизионным монитором, контроллер-накопитель соединен с накопителем, контроллер нидеотерминала — с нидеотерминалом, контроллер печати — с блоком печати, 1559140

1559140 г

1559140

Составитель И, Наз аркана

Техред Л. Серд акова Корректор Л,Бескид

Редактор О,Юрковецкая

Заказ 828 Тираж 391 Подписное

ННИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

3 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101