Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала

 

Использование техника телевидения - для стабилизации амплитуды видеосигнала телевизионных датчиков при переменной освещенности. Сущность изобретения: устройство стабилизации амплитуды видеосигнала содержит фотодиодный датчик 1 видеосигнала, блок 2 управления,тактовый генератор 3, блок 4 аналоговой обработки, пиковый детектор 5, коммутатор б, аналогоцифровой преобразователь 7, вычислительный блок 8, формирователь 9 импульсов, элемент 2 И 10. 1-4-5-6-7-8-10-9, 3-2. 1 табл., 7 ил.

СОГОЗ СОНГ!СКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК

ГОСУДАРСТ8Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, юг

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4755562/09 (22) 03.11.89 (46) 15,07,92. Бюл. N 26 (71) Институт физики полупроводников СО

АН СССР (72) А.Я;Суранов (53) 621.397 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР м 1443207, кл. н 04 1ч 5/20, 5/335, 1988.

1 (54) УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ АМПЛИТУДЫ ВИДЕОСИГНАЛА

„„SLY„„1748283 А1 (si>s Н 04 и 5/20, 5/335 О, 3 (57) Использование: техника телевидения— для стабилизации амплитуды видеосигнала телевизионных датчиков при переменной освещенности. Сущность изобретения; устройство стабилизации амплитуды видеосигнала содержит фотодиодный датчик 1 видеосигнала, блок 2 управления, тактовый .генератор 3, блок 4 аналоговой обработки, пиковый детектор 5. коммутатор 6, аналогоцифровой преобразователь 7, вычислительный блок 8, формирователь 9 импульсов, элемент 2 И 10. 1 — 4 — 5 — 6 — 7 — 8-10 — 9, 3 — 2, 1 табл., 7 ил.

1748283. Изобретение относится к телевизионной технике, в частности к устройствам, предназначенным для автоматического регулирования амплитуды видеосигнала и может быть использовано в цифровых 5 телевизионных передающих камерах с датчиками изображения на основе фотодиодных аинеек или матриц, допускающих неразрушающее считывание сигнала.

Известно устройство стабилизации ам- 10 плитуды видеосигнала, содержащее датчик рассогласования, RS-триггер, счетчики длины строки (кадра) и задержки экспозиции, а, также ряд элементов и 2И вЂ” НЕ, в котором стабилизация амплитуды видеосигнала 15 осуществляется путем уменьшения или увеличения числа тактовых импульсов, по ступающих на счетчик задержки экспозиции на время накопления. Однако такое устройство не обеспечивает высокой скоро- 20 сти стабилизации амплитуды видеосигнала при существенных перепадах освещенности и в начальный момент времени после включения устройства. Снижение скорости стабилизации в первом случае происходит 25 за счет того, что величина изменения времени накопления выбирается пропорциональной самому времени накопления, а не величине изменения входной освещенности, которое и вызвало существующее изме- 30 нение видеосигнала, Во втором случае фазировка счетчика задержки экспозиции относительно счетчика длины строки является неопределенной, что может потребовать большего числа шагов стабилизации. 35

Наиболее близким к изобретению является устройство стабилизацйи амплитуды видеосигнала, содержащее датчик иэображения на приборе с зарядовой связью (ПЗС), в котором сигнал после считывания 40 не сохраняется, блок yïpàâëeíèÿ, управляемый одновибратор, йоследовательно включенные видеоусилитель, пиковый детектор со сбросом, блок вычитания с источником опорного напряжения, анало- 45 го-цифровой преобразователь (АЦП) и вычислительный блок, Данное устройство в конце каждого интервала считывания по измеренному максимальному сигналу и известному времени накопления рассчитывает и 50 устанавливает величину оптимального времени накопления, при котором уровень максимального сигнала будет находиться вблизи оптимального уровня 00 независимо от изменения уровня .входной освещенно- 55 сти. Указанный способ регулирования позволяет существенно повысить быстродействие устройства, однако при резком изменении освещенности или в начале работы устройства ему необходимо выполнить как минимум два цикла накопления сигнала (один для определения максимальной освещенности, другой — для регистрации сигнала), что приводит к потере регистрируемой информации.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации при резких изменениях освещенности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство стабилизации амплитуды видеосигнала, содержащее последовательно соединенные фотодиодный датчик и блок аналоговой обработки, пиковый детектор, аналого-цифровой преобразователь, блок управления и вычислительный блок, первый выход которого является выходом устройства стабилизации амплитуды видеосигнала, введены коммутатор, первый и второй информационные входы которого соединены с выходами блока аналоговой обработки и пикового детектора соответственно,. а выход— соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя выход которого соединен с информационным входом вычислительного блока, элемент 2И, первый вход которого соединен со вторым выходом вычислительног0 блока, формирователь импульсов, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с третьим и четвертым выходами вычислительного блока с выходом элемента

2И и с первым выходом блока управления, а выход соединен с входом сброса пикового детектора, а также тактовый генератор, вход управления которого соединен с первым входом блока управления и с пятым выходом вычислительного блока, а выход соединен с вторым входом блока управления, третий вход которого соединен с шестым выходом вычислительного блока и со вторым входом элемента 2И, четвертый вход блока управления соединен с выходом формирователя импульсов и с первым управляющим входом вычислительного блока, а первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы соединены соответственно с первым и вторым входами фотодиодного датчика видеосигнала, с управляющим входом блока аналоговой обработки, с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя, с объединенными управляющими входом коммутатора и вторым управляющим входом вычислительного блока, третий управляющий вход которого соединен с выводом аналого- цифрового преобразователя., В электронике известны функциональные элементы, введенные в схему устройства стабилизации амплитуды видеосигнала.

Однако наличие новых связей между ними обусловило появление у предлагаемого уст1748zij3 ройства возможности выбора оптимального дам управляемого тактового генератора 3 и времени накопления за один цикл накопле- блока управления 2, первый выход запуска ния сигнала при резком изменении входной 23 соединен с первым входом элемента 2И освещенности или в начале работы устрой- 10, второй выход запуска 25 подключен к ства. Это качество не является результатом 5 второму входу этого же элемента и через суммирования положительных эффектов, блок управления 2 соединен с выходом стидостигаемых от введения новых элементов рания 11 датчика изображения 1. или использования готовых технических ре- Тактовый вход формирователя импульшений и достигается именно за счет нали- са начала считывания 9 подключен к треть- . чия между элементами новых связей. 10 ему тактовому выходу блока управления 2, На фиг.1 изображена функциональная вход запуска соединен с выходом элемента схема устройства стабилизации амплитуды 2И 10, а выход подключен к входу синхронивидеосигнала; на фиг.2 — схема элемен- зации 16 блока управления 3, входу сброса тарной ячейки фотодиодного датчика пикового детектора 5 и к третьему входу иэображения, позволяющая осуществить 15 синхронизации вычислительного устройстнеразруша ощее считывание; на фиг,3 и 4 — ва 8, возможные функциональные схемы блока В качестве фотодиодного датчика изоопросадля линейного и матричного фотоди- бражения 1, предназначенного.для преободного приемника, на фиг.5 — возможный раэования излучения в электрический вариант практического выполнений вычис- 20 сигнал, можно использовать, например, фолительного устройства; на фиг.б — алгоритм тодиодную линейку ЛФ-1024 или фотодиодработы ЭВМ вычислительного устройства; ную матрицу (ФДМ) МФ-14, В состав на фиг,7 — временные диаграммы, поясняю- приведенной на фиг.2 схемы элементарной щие работу устройства стабилизации амп- ячейки ФДИ 1 входят собственно фотодиод литуды видеосигнала, 25 26, транзистор 27 стирания, усилительный

Предлагаемое устройство стабилиэа- транзистор 28 и коммутирующий транзиции содержит фотодиодный датчик изобра- стор 29. жения 1, блок управления 2, управляемый Выводы анодов всех фотодиодов ячеек тактовый генератор 3, блок аналоговой об- объединены и соединены с общим выводом работки 4, пиковый детектор со сбросом 5, 30 источника питания. Стоки всех транзистокоммутатор 6, аналого-цифровой преобра- ров стирания также объединены и подклюзователь(АЦП) 7, вычислительное устройст- чены к выводу источника смещения, во 8, формирователь импульсов начала - Информационный сигнал снимается с иссчитывания 9 и элемент 2И 10. При этом точника усилительного транзистора 28 при выходы опроса 12 блока управления 2 под- 35 подаче на затвор и на исток коммутацион- ключены к одноименным выводам датчика ного транзистора 29 положительного наизображения 1, Выход датчика изображе- пряжения. В матричных ФДИ истоки ния 1 через блок аналоговой обработки 4 коммутационныхтранзисторовобъединены соединен с входом пикового детектора со и подключены к выводам опроса строк, а их . сбросом 5 и вторым входом коммутатора 6, 40 затворы соединены с выводами опроса . первый вход которого подключен к входу столбцов. В линейных ФДИ затворы этих пикового детектора со сбросом 5, а выход транзисторов подключейы к выходам цифчереэ АЦП 7 соединен с информационными рового сдвигающего регистра, а на истоки входами 19 вычислительного устройства 8. подается постоянное напряжение.

Первый и второй тактовые выходы 13 и 14 45 Возможность неразрушающего считыблока управления 2 соединены соответст- вания обеспечивается высоким входным севенно с тактовым входом блока аналоговой противлением усилительного транзистора обработки 4 и с входом запуска АЦП 7. 28. Для стирания накопленного сигнала на

Выход окончания считывания 15 этого же затвор транзистора стирания 27 подается блока соединен с вторым входом синхрони- 50 высокий уровень напряжения, зации вычислительного устройства 8 и вхо- Блок управления 2 об спечивает считыдом управления коммутатора 6, вание сигнала с элементов ФДИ 1 путем

Выход конца преобразования АЦП 7 формирования импульсных управляющих

2 подключен к первому входу сйнхронизации напряжений в соответствии с организацие

Овычислительногоустройства8,Информа- 55 данного датчика изображения. Этот блок и ционные выходы 21 и выход записи 22 вы- может быть выполнен на базе микросхем числительного устройства 8 соединены с широкого применения 155, 176 серии по одноименными входами формирователя функциональной схеме; приведенной на импульсов начала считывания 9, выход уп- фиг.3 для линейных ФДИ, на фиг.4 — для равления 24 подключен к одноименным вхо- матричных, На фиг.3 счетчик 30 в совокуп1748283 ности с дешифратором 31 формирует фэзные импульсы опроса 12, а также тактовые импульсы на первом и втором тактовых выходах 13, 14, Счетчик 32 и триггер 33 формируют положительный импульс окончания считывания на выходе 15 с длительностью, равной периоду фазных импульсов опроса.

На фиг.4 роль счетчика 34 и дешифратора 35 аналогична роли этих элементов в схеме на фиг,3. Регистры 36 и 37 используются для формирования сигналов опроса по строкам и по столбцам матричного ФДИ, Триггер 38 служит для формирования импульса окончания считывания на выходе 15.

Триггер 39 синхронизирует работу регистров 36 и 37 с приходом сигнала с выхода формирователя импульса начала считывания 9, Возможная элементная база блоков опроса: счетчики 30, 32 и 34 — К155ИЕ7, дешифрэторы 31 и 35 — К155РЕЗ, триггеры

ЗЗ, 38 и 39 — K155TM2, регистры 36 и 37—

К 155И Р1, В качестве управляемого тактового генератора 3 может использоваться генератор импульсов, подключенный к выходу 18 через мультиплексор, причем на один из входов мультиплексОра генератор подключается непосредственно, а на другой — через делитель импульсов. Вход управления мультиплексора соединяется с входом управления 24 управляемого тактового генератора

3, Элементная база генератора 3: генератор импульсов — К531ГГ1, делитель импульсов—

К155И Е7, мультиплексор — К155КП2, Блок аналоговой обработки служит для усиления сигнала и подготовки его к преобразованию в цифровой отсчет. Для этого блок 4 должен содержать усилитель со схемой выборки-хранения.

В качестве АЦП 7 в устройстве могут использоваться серийные АЦП типа

Ф7077/1 или Ф4223 с числом разрядов 1012 и временем преобразования 5-10 мкс, имеющие вход запуска и выход конца преобразования.

Вычислительное устройство 8 служит для управления тактовым генератором 3 и формирователем импульса начала считывания 9, синхронизации процессов накопления и считывания сигнала в датчике изображения 1, расчета оптимального и дополнительного времени накопления, записи максимального и текущих отсчетов датчика. изображения 1. Один из вариантов практического выполнения вычислительного устройства 8 на базе ЭВМ с общей магистралью (каналом) типа "Электроника-60", "Электроника MC 1201.01" приведен на фиг.5, 5

15 текущих переменных. Под управлением процессора происходит считывание программы из ПЗУ и ее выполнение. При этом

В состав вычислительного устройства 8 включены как стандартные блоки процессор, оперативное и постоянное запоминающее устройство (ОЗУ и ПЗУ), так и оригинальный интерфейсный блок, содержащий шинный приемопередатчик 40, дешифраторы 41 и 42 управляющих сигналов, регистр 43 состояния, дешифратор 44, триггеры 45, 46 и 48, элемент НЕ 47, передатчик

49, элементы ИЛИ 50 и 54, элемент И 51, адресный счетчик 52, оперативное запоминающее устройство 53 и регистр данных 55, ПЗУ предназначено для хранения рабочей программы и констант, ОЗУ вЂ” для храгения данные, адресные управляющие сигналы передаются между блоками по каналу ЭВМ, Для согласования канала ЭВМ с элементами интерфейсного блока используется шинный приемопередатчик 40, выходы которого подключены к информационным входам дешифраторов 41 и 42 управляющих сигналов, входами регистра 43 состояния и являются информационными выходами вычислительного устройства 8. Импульеные управляющие сигналы с выхода дешифратора 41, формирующиеся с помощью вспомогательного сигнала "К ВЫВ", используются для записи информации в элементы интерфейсного блока, а аналогичные сигналы с выхода дешифратора 42 служат для считывания информации и передачи ее в канал ЭВМ. Так, в частности, сигнал 11 используется для записи кодов в регистр 43 состояния, сигналом (2 производится сброс адресного счетчика 52, сигнал !з передается на выход записи 22 и сопровождает передачу информации на выходы 21. Сигналом 4, подаваемым на вход приемника 49, производится ввод информации о состоянии триггера 48,. сигнал! ь используется для считывания информации из ОЗУ 53, сигналом is производится считывание в ЭВМ отсчета максимального сигнала с выхода регистра

55.

Регистр состояния 43 в совокупности с дешифратором 44 и триггерами 45, 46 и 48 служат для синхронизации процесса считывания сигнала из датчика изображения 1 и процесса записи соответствующих цифровых отсчетов в ОЗУ 53. Так, триггер 45 управляет прохождением импульсов с первого входа синхронизации 20 через элемент ИЛИ.

50 на входы записи и выборки ОЗУ 53. Триг- гер 46 формирует сигнал на выходе управления 24. Триггер 48 формирует сигнал готовности, свидетельствующий о завершении интервала считывания сигнала из датчи1748283

10 ка изображения 1, Совокупность кодов, которые заносятся в регистр состояния 43 и формируют управляющие сигналы, приведена в таблицу.

Элементы ИЛИ 50 и 54 разрешают прохождение активно низких сигналов с первого входа синхронизации 20 на вход записи

ОЗУ 53 и на тактовый вход регистра 55 при подаче на вторые входы этих элементов управляющих напряжений низкого уровня, При подаче на эти входы управляющих напряжений высокого уровня передача активно низких сигналов на выход данных элементов блокируется. Таким образом, по отношению к активно низким сигналам эти элементы работают как элементы И (отрицательная логика) и позволяют управлять прохождением импульсных сигналов. ОЗУ 53 служит для хранения отсчетов сигнала датчика изображения 1, Емкость

ОЗУ 53 равна числу элементов датчика изображения 1, а разрядность — разрядности

АЦП 7, ОЗУ 53 имеет входы записи и выборки, причем запись отсчетов осуществляется при одновременной подаче на эти входы сигналов низкого уровня, а считывание— при подаче сигнала низкого уровня на вход выборки. В остальных случаях ОЗУ 53 находится в режиме хранения, а его выходы — в третьем состоянии.

Регистр 55 с третьим состоянием используется для хранения отсчета максимального сигнала датчика изображения 1 и так же, как и ОЗУ 53, имеет входы записи и выборки, Запись отсчета производится при низком уровне сигнала на входе записи, а

его считывание — при низком уровне сигнала на входе выборки. Передатчик 49 также имеет третье состояние на выходе и управляется сигналом низкого уровня, Возможная элементная база вычислительного устройства 8: процессор—

МС1201.2 с встроенным ПЗУ, шинный приемопередатчик 40 — 589ПП26, дешифраторы

41, 42 — 155ИД4 (входы V — 2, 14. В дешифраторе 42 входы 2, 14 заземлены), регистр

43 — 155TM8, триггеры 45, 46, 48 — 155TM2, счетчик 52 — 155ИЕ7, ОЗУ 53 — 537РУЗ, регистр 55 — 531ИР22, передатчик — 155ЛП8, Формирователь импульса начала считывания 9 может быть выполнен на базе микросхемы программируемого интервальноготаймера (например, КР580, ВИ53), имеющего информационные входы (D), вход записи (И/), вход запуска (6), тактовый вход (С) и выход(0), Таймер программируется на .работу в режиме аппаратного запуска импульса и формирует импульс на выходе с задержкой в N тактовых импульсов Относительно момента запуска, где N — число, АЦП 7, который запускается блоком управления 2, После завершения преобразования отсчет максимального сигнала датчика изображения 1 с выхода АЦП 7.должен быть записан в вычислительное устройство 8, ко45 торое, исходя из линейной связи сигнала и освещенности датчика изображения 1

UM = EM Тн, (1) рассчитывает максимальную освещенность

Ем (в относительных единицах) и величину

50 оптимального времени накопления Тно, при котором максимальное значение сигнала будет находиться в окрестности оптимального уровня U<

0м1 м=

Тн.мин

Vo Uo

ТнО Тн.мин

Ем 0м1 (2) (3) предварительно записанное в таймер по информационным входам с помощью сигнала записи.

Элемент 2И 10 в соответствии с табли5 цей состояния элементов И для активно высоких входных напряжений формирует высокое напряжение на выходе при наличии высокого напряжения на обоих входах, Таким образом, появление напряжения низко10 го уровня на любом из входов приводит к появлению напряжения низкого уровня на выходе этого элемента.

Таким образом, устройство стабилизаций амплитуды видеосигнала может быть

15 выполнено на базе элементов, которые вы-. пускаются в виде готовых микросхем либо образуются из них с использованием стандартных схемотехнических решений.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства или при резком изменении входной освещенности вычислительное устройство 8 (фиг.1) должно переключить управляемый тактовый генера25 тор 3 на формирование импульсов повышенной частоты, инициировать накопление сигнала в датчике изображения 1 и отсчет минимального времени накопления Тн.мин.в формирователе импульса начала считыва30 ния 9. При этом после окойчания интервала

Тн.мин формирователь 9 сбрасывает пиковый детектор 5 и инициирует считывание сигнала датчика изображения 1 блоком управления 2, В конце интервала считывания

35 Т н,мин вычислительное устройство 8 по сигналу от блока управления 2 должно переключить управляемый тактовый генератор 3 на работу в номинальном режиме. Одновременно этим же"сйгналом коммутатор 6 под40 ключает выход пикового детектора 5 к входу

1748283

На основе расчета Тно и данных о текущем времени накопления сигнала Тн,, вычислительное устройство 8 должно рассчитывать интервал времени ЛТно, необходимый для увеличения. максимального сигнала датчика изображения 1 до уровня

Uo

Л Тно = Тно — Тнл, (4) занести соответствующее число в формирователь импульса начала считывания 9 и че- 10 рез элемент 2И 10 снова запустить его.

При начале повторного считывания сигнала датчика изображения 1 через интервал времени ЛТно относительно момента Тн.т общее время накопления сигнала будет рав- 15 но Тно и в соответствии с выражением (3) при постоянной в течение интервала накопления освещенности EM

Ом = Ем Тно = Uo, (5) т.е. амплитуда максимального сигнала ФДИ 20

1 при повторном считывании будет стабилизирована на оптимальном уровне U< в течение одного интервала накопления независимо от величины максимальной освещенности Ем, Совокупность отсчетов сигна- 25 ла датчика изображения 1 со стабилизированной таким образом максимальной амплитудой с выхода вычислительного устройства 8 передается на выход устройства стабилизации, 30

Для выполнения перечисленных функций блоки устройства стабилизации амплитуды видеосигнала с учетом их практической реализации должны работать следующим образом, 35

При включении устройства или при резком изменении входной освещенности вычислительное устройство 8 (фиг,1) сигналом высокого уровня на выходе управления 24 производит переключение управляемого 40 тактового генератора 3 в режим работы с повышенной частотой импульсов. При этом на выходах опроса 12 и на тактовых выходах

13 и 17 блока управления 2 также формируются импульсы с повышенной частотой. 45

Формирование тактовых импульсов на выходе 14 при наличии сигнала высокого уровня на входе управления 24 блокируется (фиг.3 и 4) и АЦП 7 не запускается, Для переключения тактового генерато- 50 ра 3 по входу управления 24 в вычислительном устройстве 8 используется триггер 46 (фиг.5), устанавливаемый в единичное состояние дешифратором 44 путем передачи кода "3" в регистр состояния 43. Код пере- 55 дается из ПЗУ ЗВМ вычислительного устройства B через шинный приемопередатчик

40. Аналогичным образом путем передачи кодов "1", "2" триггеры 45 и 46 устанавливаются в единичное состояние. При этом высоким уровнем сигнала с прямого выхода триггера 45 блокируется прохождение импульсов. низкого уровня с первого входа синхронизации 20 через элемент 2ИЛИ 50.

Для инициации накопления сигнала в датчике изображения 1 вычислительное устройство 8 (фиг.1) по информационным выходам 21 с помощью сигнала записи на выходе 22 заносит в формирователь импульса начала считывания 9 величину минимального времени накопления

Т (6)

Т1 где Т1 — период импульсов генератора 3 при работе в режиме с повышенной частотой, и формирует импульс запуска на выходе 25, Сигнал записи на выходе 22 формируется дешифратором 41 (фиг,5), импульс запуска на выход 25 формируется дешифратором 44 при записи в регистр состояния 43 кода "5", .

Импульс запуска с выхода 25 проходит через блок управления 2 на вход 11 стирания датчика изображения 11 (фиг.1) и в каждой ячейке этого датчика (фиг.2) открывает транзисторы стирания и смещает фотодиоды 26 в обратном направлении до Есм. Одновременно этим же импульсом, проходящим через элемент 2И 10, запускается формирователь импульса начала считывания 9, который в соответствии с занесенным в него ранее числом через интервал времени Тн,MnH вырабатывает импульс на выходе

16 (фиг.7), Этим импульсом производится сброс пикового детектора 5 и инициируется считывание сигнала датчика изображения 1 путем формирования соответствующих импульсов опроса на выходах.12 блока управления 2 (фиг.3 и 4). 8 конце интервала считывания Тсч,мнн (фиг.7) в пиковом детекторе 5 фиксируется максимальное значение

0м1 сигнала датчика изображения 1.

После завершения интервала считывания блок управления 2 на выходе 15 формирует импульс окончания. считывания (фиг.7), который подключает выход коммутатора 6, а следовательно, вход АЦП 7 к выходу пикового детектора 5, и положительным фронтом переключает триггер 46 вычислительного устройства 8 в нулевое состояние (фиг,5). Низкий уровень сигнала на выходе управления 24 вычислительного устройства

8 переключает управляемый тактовый генератор 3 на формирование тактовых импульсов с номинальной частотой и разрешает формирование тактовых импульсов на выходе 14 блока управления 2. Во время действия импульса окончания считывания тактовым импульсом с выхода 14 блока управления 2 запускается АЦП 7 и отсчет мак13

1748283

14 симального сигнала передается с его выхода на информационные входы 19 вычислительного устройства 8 совместно с сигналом конца преобразования, поступающий на первый вход синхронизации 20 этого же устройства. Подача сигнала низкого уровня на вход элемента 2ИЛИ 54 с входа 20 при одновременной подаче на второй вход этого элемента сигнала Окончания считывания низкого уровня с выхода инвертора 47 приводит к появлению сигнала низкого уровня на выходе элемента 2ИЛИ 54 и к записи отсчета максимального сигнала в регистр

55. Запись последующих отсчетов сигнала в регистр 55 блокируется подачей сигнала высокого уровня на второй вход элемента

2ИЛИ 54 после завершения импульса окончания считывания на втором входе синхронизации 15. Задним фронтом импульса окончания считывания 15 с выхода инвертора 47 триггер 48 переключается в нулевое состояние, и устанавливает сигнал высокого уровня на входе приемника 49. Появление сигнала высокого уровня на входе этого приемника, свидетельствующее о записи в регистр 55 отсчета максимальнОго сигнала датчика изображения 1, определяется ЭВМ вычислительного устройства 8 путем опроса приемника сигналом l4. Сам отсчет максимального сигнала U > вводится в ЭВМ вычислительного устройства 8 с помощью сигнала 1в, подаваемого на вход выборки регистра 55, После ввода отсчета максимального сигнала триггер 48 устанавливается в исходное состояние передачей кода "2" в регистр состояния 43.

На основе данных о величине максимального сигнала UM1 и времени его накопленияя Т .мин Э В M вычислительного устройства 8 по формуле (3) рассчитывает величину оптимального времени накопления Тир и по формуле (4) — величину приращения времени накопления АТнр, необходимого для увеличения максимального сигнала датчика изображения 1 до оптимального уровня Up. После завершения расчетов вычислительное устройство 8 за- носит в формирователь импульга начала считывания 9 величину дополнительного времени накопления где Т2 — период тактовых импульсов генератора 3 в номинальном режиме, и запускает формирователь 9 импульсом на выходе 23, проходящим через элемент 2И

10 (фиг,7). Формирование импульса на выходе 23 в вычислитсльíoM устройстве 8

25 (фиг.5) осуществляется путем передачи кода

"4" в регистр состояния 43, К моменту запуска формирователя импульса начала считывания 9, т.е. к моменту начала отсчета интервала А Тнс„ текущее время накопления Тн.т сигнала в датчике изображения 1 будет равно сумме интервалов Тн.мин Тсч.мин vl 1 расч, где Трасч время ввода в ЭВМ вычислительного устройства 8 максимального счета сигнала UM>, расчета

И„т,записи величины дополнительного времени накопления и запуска формирователя ° импульса начала считывания 9. Величина

Трасч является постоянной для конкретной реализации устройства стабилизации и может быть опредейенэ на основе паспортных данных входящих в него блоков или экспериментально, Величина Тсч,+/H определяется максимальной частотой считывания сигнала датчика изображения 1. Величина

Тн.м„выбирается из условия UM ="Ос при

Ем = Емакс Тн =Тн.мин, где Емакс. максимальная возможная освещенность, Помимо этого, при EM = Емакс для того, чтобы не допустить насыщения сигнала при его накоплении, необходимо контролировать соблюдение следующего, соотношения между временными и амплитудными параметрами

Uo Тнмин (8)

Оь Тн.мин + Тсч.мин + Трасч где U — верхнийуровень входного напряжения АЦП 7.

Модифицируя неравенство (8), получа35 ем

Uo

Тн.мин (Тсч.мин Трасч), (9)

0в 1 о

При начале повторного считывания сигнала датчика изображения 1 через интервал .

40 времени ЛТН< относительно момента Тн.т общее время накопления сигнала будет равно Т,с и в соответствии с выражением (3) при постоянной в течение интервала накопления освещенности EM

45 U = E T„— Uo, (10) т,е. амплитуда максимального сигнала датчика изображения 1 при повторном считывании будет стабилизирована на оптимальном уровне U, независимо от величины максимальной освещенности Ем.

Ввод отсчетов сигнала со стабилизированной таким образом амплитудой в ЭВМ вычислительного устройства 8 производится следующим образом, Для инициации процесса ввода в вычислительном устройстве 8 (фиг.5) сигналом lz счетчик 52 устанавливается в нулевое состояние и на информационном входе триггера

45 путем передачи кода "0" в регистр 43

1748283

20

35

50 состояния устанавливается низкий уровень напряжения, При поступлении на тактовый вход этого триггера импульса начала считывания с третьего входа синхронизации 16 вычислительного устройства 8 он переключается в нулевое состояние и низким уровнем сигнала с прямого выхода разрешает прохождение импульсов конца преобразования с первого входа синхронизации 20 через элемент 2ИЛИ 50 на вход записи ОЗУ

53 и далее через элемент 2И 51 на вход выборки этого же ОЗУ (фиг.7). Одновременная подача сигналов низкого уровня на входы управления приводит к записи в ОЗУ 53 отсчетов сигнала, поступающих с информационных входов 19 вычислительного устройства 8, Задним фронтом импульса выборки после окончания записи адрес, формируемой счетчиком 52, автоматически увеличивается на единицу, В конце интервала ввода задним фронтом импульса окончания считывания, поступающего с второго входа синхронизации 15 через элемент НЕ 47 на тактовый вход триггера 48, последний переключается в нулевое состояние и устанавливает высокий ,, уровень сигнала на входе передатчика 49, После обнаружения появления сигнала высокого уровня на входе этого передатчика путем циклического опроса сигналом 14

ЭВМ вычислительного устройства 8 передачей кода "1" в регистр состояния 43 триггер

45 устанавливается в единичное состояние и высоким уровнем сигнала с его прямого выхода блокируется прохождение сигналов низкого уровня на вход записи и выборки

ОЗУ 53. Процесс записи отсчетов сигнала в

03У 53 при этом завершается.

Запись и считывание отсчетов максимального сигнала из регистра 55 производится указанным способом. На этом этапе работы устройства стабилизации величина максимального сигнала, считанная из регистра 55, используется для контроля точности стабилизации. Так, при нахождении величины максимального сигнала VM в зоне

Допуска Uo — ЛОдоп < Ом < Uo+ Л0доп

ЭВМ вычислительного устройства 8 осуществляет считывание отсчетов сигнала из

ОЗУ 53 и передачу их на выход вычислительного устройства, например, на экран графического дисплея или в центральную ЭВМ. В противном случае ЭВМ выдает сообщение об ошибке стабилизации, которая может быть связана, например, с неисправностью элементов устройства стабилизации или с непредусмотренным изменением максимальной освещенности на интервале накопления сигнала, Считывание информации из ОЗУ 53 в оперативную память ЭВМ вычислительного устройства 8 производится с помощью импульса Ь после установки счетчика 52 в ис5 ходное состояние сигналом Iz, Для реализации описанного режима работы устройства стабилизации амплитуды видеосигнала после его выключения или при резком изменении освещенности ЭВМ вычислительного устройства 8 должна работать в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг.6. Программа, реализующая данный алгоритм, может быть размещена в постоянной памяти ЭВМ вычислительного устройства 8 вместе с параметрами Тн. дд, Т„,, Т»«, Т1, Тг, 4, Л0д,>, котоРые предварительно определяются экспериментально или расчетным путем, Таким образом, введение в состав предлагаемого устройства фотодиодного датчика изображения 1 позволяет осуществить неразрушающее считывание, сигнала в процессе его накопления и получить при этом информацию о величине максимального сигнала ФДИ 1, а значит, v. о величине максимальной освещенности данного датчика

Керазрушающее считывание сигнала в

ФДИ 1 позволяет продолжить его накопление госле считывания и исключить, таким образом, потери времени на повторное накопление сигнала в аналогичных приемниках с разрушающим считыванием.

Введение коммутатора 6 позволяет измерять амплитуду максимального сигнала

ФДИ 1 путем подключения выхода пикового детектора 5 к входу АЦП 7 с минимальной задержкой после окончания считывания сигнала этого датчика, Введение управляемого тактового генератора 3 позволяетуско- рить считывание сигнала на этапе первоначальной оценки максимальной освещенности и уменьшить, таким образом, интервал времени, необходимый для получения такой оценки.

Включение формирователя импульса начала считывания 9 позволяет сформировать интервалы минимального Тн.мин и дополнительного ЛТ;,о времени накопления и, наконец, введение элемента 2И 10 позволяет запускать формирователь импульсов начала считывания 9 как одновременно с началом накопления сигнала в ФДИ 1 при формировании сигнала Тв. gH, так и в процессе накопления при формировании интервала АТнр, Введение перечисленных элементов в состав устройства стабилизации амплитуды видеосигнала позволяет за счет накопления сигнала ФДИ 1 в течение интервала Т,,»,.

174Р283

Выполняемая функция

Значение коа

Разрешение записи отсчетов сигнала в ОЗУ53

Запрет записи отсчетов сигнала в ОЗУ 53

Сброс триггера готовности 49

Установка триггера формирования сигнала управления 46

Формирование сигнала на первом выходе запуска 23

Формирование сигнала на втором выходе запуска 25

Резервное состояние (используется для формирования импульсных сигналов при подаче кодов "1"-"5" последующего его неразрушающего считывания с максимальной скоростью за время

Т ч.уд и измерения максимал ь ной ампл итуды U> >, оценить величину максимальной освещенности Ем по формуле (?), рассчитать 5 величину оптимального времени накопления Тн — по формуле (3) и дополнительного интервала времени накопления ЛТн — по формуле (6), сформировать интервал ЛТ„ и считать сигнал ФДИ 1 после окончания 10 этого интервала. Поскольку величина Тн рассчитывалась исходя из условия нахождения максимального сигнала ФДИ 1 в окрестности оптимального уровня Uo, его амплитуда будет стабилизирована на этом 15 уровне независимо от уровня максимальной освещенности в течение одного интервала накопления, т,е. с максимально возможным быстродействием.

Формула изобретения 20

Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала, содержащее последовательно соединенные фотодиодный датчик видеосигнала и блок аналоговой обработки, пиковый детектор, аналого-цифровой пре- 25 образователь, блок управления и вычисли-. тельный блок, первый выход которого является выходом устройства стабилизации амплитуды видеосигнала, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности 30 стабилизации при резких изменениях освещенности, введены коммутатор, первый и второй информационные входы которого соединены с выходами блока аналоговой обработки и пикового детектора соответст- 35 венно, а выход соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразования, выход которого соединен с информационным входом вычислительного блока, элемент И, первый выход которого соединен с вторым выходом вычислительного блока, формирователь импульсов, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с третьим и четвертым выходами вычислительного блока с выходом элемента И и с первым выходом блока управления, а выход соединен с входом сброса пикового детектора, а также тактовый генератор, вход управления которого соединен с первым входом блока управления и с пятым выходом вычислительного блока, а выход соединен с вторым входом блока управления, третий вход которого соединен с шестым выходом вычислительного блока и с вторым входом элемента И, четвертый вход соединен с выходом формирователя импульсов, и с первым управляющим входом вычислительного блока, а первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы соединены соОТветственно с первым и вторым входами фотодиодного датчика видеосигнала, с управляюгдим входом блока аналоговой обработки, с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя и с объединенными управляющими входом, коммутатора и вторым управляющим входом вычислительного блока, третий управляющий вход которого соединен с выходом конца преобразования аналого-цифрового преобразователя, 1748283

1748283

1748283 йочоло

Передашь коды Y Х, "95регистр 49 + чисм Ит. мин. 3 рормиро1аа ель у

Принять число Умф us рииотра 55

Россчиаать 5еличину оптимольиога аремено цакоал ения Тю и арироа ения бремени д 7щ

Зописапюь циею а Мт 5 рармиро3атель У

llpodtpCf 7Th И -Им/<дОйт

Переооть коо У брегистр ФЯ

Флаг гатаоности приемник 4Р) слюнаал.

Пере8омь кайн 4,""О "3рюгиспчр 43.

Обнуиищь сцетцик Я.

Флаг гатоанаотц(вриамниК ЩустонабленP

Принять сажи Ом озреаосиро ру ао Кну ипть счядцик5, ЙРимвпь оптсчеты сигнала и8 ОЗу Ю

Йю3щ иль ао ошибке саюдиюизации

1748283

Трир(Тлюфф

L г ь г

Составитель Н,Петруша

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Редактор Н.Швыдкая

Проиееодстеенно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, уа. Гагарина, 1Щ

Заказ 2512 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям. и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к устройствам для обработки оптических изображений

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано для формирования сигналов изображения

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано для формирования сигналов изображения в системах с ПЗС

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в устройствах с электронным считыванием информации , содержащих усилительные микроканальные пластины (МКП)

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано для работы с различными типами фоточувствительных приборов с зарядовой связью

Изобретение относится к прикладному телевидению и может быть использовано в прикладных системах машинного доения

Изобретение относится к прикладному телевидению

Изобретение относится к телевизионной технике

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в системах технического зрения, построенных на основе датчиков изображения на приборах с зарядовой связью (ПЗС)

Изобретение относится к телевизионной технике

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано для коррекции телевизионного сигнала

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в качестве гамма-корректора, динамического ограничителя, а также корректора модуляционной характеристики передающей трубки

Изобретение относится к технике талсвиден.ч и может быть использовано для коррекции телевизионных синхросигналов в условиях гармонических помех

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано в системах приема и регистрации сигнала изображения

Изобретение относится к телевидению (ТВ) и может быть использовано в передающих телевизионных камерах, предназначенных для передачи малоконтрастных изображений

Изобретение относится к телевизионной технике

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в промышленных телевизионных установках, предназначенных для позиционирования деталей в процессе производства, а также в составе многокамерных диспетчерских телевизионных установок

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в малогабаритных телевизионных камерах

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано при передаче малоконтрастных предложений и является усовершенствованием устройства по авт

Изобретение относится к устройству автоматического регулирования усиления для телевизионной системы, и в частности к устройству автоматического регулирования усиления, воздействующего на яркостную компоненту в ответ на определенные характеристики воспроизводимого изображения
Наверх