38924

Измерение параметров оптического изображения

Контрольная

Физика

Таким образом в процессе вывода зарядов из ФЭП осуществляется второй этап преобразования: где емкость выходной структуры ТВД.9 можно записать в виде Здесь в явной форме представлено соотношение между амплитудой сигнала от объекта и освещенностью создаваемой объектом на входе ФЭП. Амплитуда видеосигнала ; ток сигнала на выходе ФЭП; нагрузочное сопротивление коэффициент усиления видеоусилителя. Для описания свойств ФЭП как преобразователя световой энергии в энергию электрического...

Русский

2013-09-30

202.44 KB

0 чел.

ИТВС

3. Измерение параметров оптического изображения

Измерение параметров в ТИС производится косвенным образом, через измерение параметров видеосигнала, сформированного на выходе ТВД. Если рассматривать процесс образования видеосигнала, как функции времени, на выходе ТВД упрощенно, то можно выделить два этапа:

На первом этапе оптическое изображение преобразуется в зарядовый рельеф функцию дискретных пространственных аргументов i и j. Величина накопленного заряда, снимаемого с i-того элемента j-той строки, определяется выражением:

где – интегральная токовая чувствительность фотоприѐмника; - время  накопления; i,j – координаты  фоточувствительного элемента; и – размеры  фоточувствительного  элемента по горизонтали  и  вертикали  соответственно. В  большинстве ТВД  на  выходе  образуется  видеосигнал  как  функция  одной переменной  t.  Таким  образом,  в  процессе  вывода  зарядов  из  ФЭП осуществляется второй этап преобразования:

где – емкость выходной структуры ТВД.

Определение координат изображения и по  видеосигналу.  В  качестве  примера  рассмотрим  измерение параметров  изображения  малоразмерного  объекта. Пусть изображение  объекта  расположено  на  расстояниях    и   относительно  координатных  осей.  При  разложении  изображения  в момент времени  t происходит совмещение развертывающей апертуры с  изображением  объекта,  размер  которого  равен  размеру  элемента (точечный  объект); при  этом  мгновенное  значение  видеосигнала максимально  и  равно  .  В  случае  линейной  построчной  развертки справедливо соотношение

где j – порядковый номер строки, в которой зафиксировано появление импульса от объекта;   – интервал времени от начала данной строки до момента  достижения  импульсом  объекта максимального  значения . Учитывая,  что  начальным  пунктом  развертки  является  точка  с координатами  , с  которой  центр  апертуры  совмещается  в момент  времени  t=0,  а  развертка  производится  со  скоростью    по горизонтали и по вертикали, получим для координат изображения объекта:

Рисунок 1.13. К определению координат точечного объекта

Далее  перейдем  к  определению  освещенности  создаваемой объектом на входе ТВД. Выходное устройство преобразует зарядовые пакеты в напряжение или ток.  

Рисунок 1.14. Схема формирования видеосигнала ТВД

Для  фиксированного  элемента  изображения,  совпадающего  с изображением малоразмерного  объекта,  выражение  (1.9)  можно записать в виде

Здесь в  явной  форме представлено соотношение между амплитудой сигнала от объекта и освещенностью , создаваемой объектом на входе ФЭП.

Амплитуда видеосигнала - ; ток сигнала -   на выходе ФЭП; нагрузочное сопротивление - , коэффициент усиления - видеоусилителя. Для описания свойств ФЭП как   преобразователя   световой   энергии   в   энергию  электрического сигнала вводится световая характеристика  (или характеристика свет  - сигнал):

На  основании  рисунка  1.14  с  учетом  (1.14)  выражение  (1.13) можно уточнить и привести к  виду , откуда следует

Эта  формула  представляет  обратную  световую  характеристику (или  характеристику  сигнал-свет)  ТВД.  При  этом  функция обратна функции , а аргументом функции является ток сигнала

Для  большинства  современных  ФЭП  точные  аналитические выражения  световой  характеристики  (1.14)  неизвестны. На  практике пользуются  экспериментально  полученными  световыми характеристиками  ФЭП,  которые  в  некоторых  случаях могут быть аппроксимированы сравнительно простыми выражениями. Наиболее часто используется аппроксимация световой характеристики ФЭП степенной функцией вида

.

где - коэффициент пропорциональности, учитывающий чувствительность и режим работы ФЭП, а также стандарт разложения, А/лк; - коэффициент нелинейности световой характеристики ФЭП, зависящий от типа прибора и режима его работы.

Рисунок 1.15 Световые характеристики ТВД

Выражение (1.15) для обратной световой характеристики ТВД с учетом (1.16) можно привести к виду

где коэффициент пропорциональности

учитывает свойства ТВД, включая параметры ФЭП.

Измерение фактически означает измерение яркостной координаты цвета изображения объекта. Для изображения объекта размером в один элемент имеем:

Для получения полной информации о цвете изображения одного измерительного канала недостаточно. Телевизионные датчики, предназначенные для цветного телевидения, строятся по

трехканальной схеме, один из возможных вариантов которой приведен на рисунке 1.16.

Рисунок 1.16. Схема формирования цветного телевидения

Схема содержит три идентичных канала формирования сигналов цветности , общий объектив и светоделительное устройство, состоящее из двух полупрозрачных зеркал 1 и отражающего зеркала 2. Каждый канал выполнен по схеме, приведенной на рисунке 1.14. Светоделительное устройство разделяет световой поток с выхода объектива на три равные части и направляет его на входные окна ФЭП каждого из трех каналов. Растры всех трех ФЭП совмещены, т. е. опрос элемента с одним и тем же порядковым номером во всех трех изображениях производится одновременно.

Чтобы сигналы цветности содержали информацию о цвете изображения , необходимо выбрать спектральные характеристики чувствительности ФЭП каналов равными соответственно . При расчете цветовых координат справедливы формулы (1.16)—(1.18), а выражение (1.19) для канала , имеет вид

где учтено трехкратное ослабление светового потока на входе ФЭП при светоделении, а через , обозначен компонент светового потока на входе ФЭП, пропорциональный координате (аналогично для и для ).

Выводы:

- координатная информация о точечном объекте заключена во временном положении вершины видеоимпульса от объекта относительно начала строчной и кадровой разверток;

- яркостная информация об объекте заключена в амплитуде этого видеоимпульса;

- информация о цветности объекта (трехцветные коэффициенты ) заключена в соотношении амплитуд сигналов на выходах трехканального ТВД цветного изображения.

Таблица 1.6


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

76422. Апериодическое звено 39.34 KB
  Временные характеристики Переходная функция: Весовая функция: Передаточная функция Передаточная функция апериодического звена 1го порядка получается путем применения к дифференциальному уравнению свойства дифференцирования оригинала преобразования Лапласа: . В целом считается что почти любой объект управления в первом приближении очень грубо можно описать апериодическим звеном 1го порядка.[1] Апериодическое звено второго порядка Уравнение апериодического звена 2го порядка имеет вид Передаточная функция апериодического звена 2го...
76423. Форсирующее звено первого порядка 30.34 KB
  Передаточную функцию форсирующего звена можно представить как сумму передаточных функций идеального дифференцирующего и пропорционального звена. Уравнение звена. ЛАЧХ и ЛФЧХ Асимптотическая ЛАЧХ форсирующего звена состоит из двух прямых. Пример ЛАЧХ и ЛФЧХ форсирующего звена для.
76424. Колебательное звено 120.05 KB
  Колебания будут затухать с течением времени т. В автоматических системах различают свободные и вынужденные колебания. Вынужденные колебания выходной величины звена возникают из-за колебаний воздействия например при синусоидальном воздействии. Колебания переходной функции колебательного звена это свободные колебания: воздействие на звено не периодическое а колебания возникают из-за собственных колебательных свойств звена.
76425. Запаздывающее звено и его свойства 45.78 KB
  Переходную функцию звена получим решив уравнение. Переходная характеристика звена приведена на рисунке. Переходная характеристика запаздывающего звена Импульсная переходная функция запаздывающего звена имеет вид: Импульсная переходная характеристика запаздывающего звена представлена...
76426. Виды соединений звеньев САУ 50.49 KB
  Соединение звеньев в САУ может выполняться в 3-х основных формах: последовательная, параллельная и соединение с обратной связью. Последовательное соединение звеньев (a)
76427. Правила преобразования структурных схем 90.16 KB
  Критерий правильности упрощения схемы заключается в равенстве входных и выходных сигналов упрощаемого участка до и после преобразования. Перенос сумматора через сумматор: а до преобразования; б после преобразования. Перенос узла через сумматор: а до преобразования; б после преобразования.
76428. Условия устойчивости линейных систем автоматического управления 93.58 KB
  Изменение регулируемой величины при произвольном внешнем воздействии представляет собой решение уравнения 3.22 первое слагаемое вынужденная составляющая имеющая тот же характер что и правая часть уравнения 3. Она определяется как частное решение неоднородного дифференциального уравнения 3.21 с правой частью: Второе слагаемое свободная переходная составляющая которая определяется общим решением однородного дифференциального уравнения 3.
76429. Критерий устойчивости Гурвица 61.79 KB
  Поэтому большее распространение получил алгебраический критерий устойчивости сформулированный в 1895 году математиком А. Критерий устойчивости сводится к тому что при должны быть больше нуля все определителей Гурвица получаемых из квадратной матрицы коэффициентов. Условия нахождения системы на границе устойчивости можно получить приравнивая нулю последний определитель: при положительности всех остальных определителей.
76430. Критерий устойчивости Михайлова 37.19 KB
  Критерий устойчивости Михайлова. 21: чтобы замкнутая система была устойчивой необходимо и достаточно чтобы годограф характеристического многочлена замкнутой системы годограф Михайлова начинался на положительной части действительной оси и проходил последовательно в положительном направлении исключая точку начала координат n квадрантов комплексной плоскости где n порядок характеристического уравнения. Графическое изображение годографов Михайлова для устойчивых и неустойчивых систем Практический пример Пусть характеристическое уравнение...