СПОСОБ КОМПЬЮТЕРНОЙ РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛА ИЗОБРАЖЕНИЯ ИНТЕРФЕРОГРАММ И ТЕЛЕВИЗИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Предполагаемое изобретение относится к телевизионной технике и преимущественно может быть использовано в системах анализа интерферограмм, в телекамерах которых в качестве датчиков видеосигнала применены матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать способ компьютерной регистрации сигнала изображения интерферограмм [1], заключающийся в том, что в телекамере световой поток от интерференционной картины контролируемого объекта проецируют с периодом кадров Т_к на фотоприемную секцию матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС) в интервале обратного хода кадровой развертки t_о.х.к., в интервале прямого хода по кадру построчно переносят из фотоприемной секции накопленные зарядовые пакеты в выходной горизонтальный регистр, поэлементно преобразуют на выходе матрицы ПЗС зарядовые пакеты в электрический сигнал изображения, осуществляют поэлементное умножение видеосигнала на регулируемый коэффициент К<1, построчно и поэлементно вводят обработанный видеосигнал во входной регистр матрицы ПЗС путем выполнения преобразования «напряжение - заряд», суммируют в матрице ПЗС зарядовые пакеты смежных кадров, формируют на выходе телекамеры композитный видеосигнал, транслируют композитный видеосигнал телекамеры по линии связи на вход «видео» компьютера, записывают видеосигнал в память компьютера, воспроизводят видеосигнал записи на экране монитора компьютера.

Недостатком прототипа [1] является невысокое качество записи сигнала изображения из-за неучтенного воздействия собственных шумов фотоприемника телекамеры в процессе преобразования «напряжение - заряд», а также отсутствие необходимых технологических возможностей при выполнении регулировочных работ по рекурсивной фильтрации.

Задача изобретения - повышение качества записи сигнала изображения путем повышение отношения сигнал/шум телекамеры и выполнения регулировочных работ по рекурсивной фильтрации видеосигнала непосредственно с компьютера.

Прототип устройства предполагаемого изобретения - телевизионная система для компьютерной регистрации сигнала изображения интерферограмм [1] имеет в своем составе на приемной стороне компьютер, а на передающей стороне - телекамеру, содержащую последовательно расположенные и оптически связанные затвор или импульсный источник света и матрицу ПЗС, состоящую из последовательно связанных зарядовой связью блока преобразования напряжения в заряд (БПНЗ) и входного горизонтального регистра, фотоприемной секции (секции накопления), выходного горизонтального регистра и блока преобразования заряда в напряжение (БПЗН); блок управления, содержащий синхронизатор, делитель частоты, одновибратор, а также последовательно соединенные формирователь фазных напряжений секции накопления и первый преобразователь уровней (ПУ), последовательно соединенные формирователь фазных напряжений регистров и второй ПУ; предварительный усилитель, информационный вход которого подключен к выходу БПЗН матрицы ПЗС, а выход является выходом «Видео» телекамеры; последовательно соединенные делитель напряжения и повторитель, при этом вход делителя напряжения соединен с выходом предварительного усилителя и является входом «Управление» телекамеры, а выход повторителя соединен с входом БПНЗ; первый выход первого ПУ подключен к управляющим входам секции накопления матрицы ПЗС, а управляющие входы входного и выходного горизонтальных регистров матрицы ПЗС подключены к выходу второго ПУ, выход одновибратора подключен к входу затвора или импульсного источника света, а между блоками передающей и приемной стороны системы размещена линия связи, обеспечивающая по кабелю трансляцию сигнала «Видео» с телекамеры на компьютер.

Для устройства прототипа предполагается наличие следующих признаков:

- предварительный усилитель телекамеры может быть выполнен в виде усилителя-формирователя, обеспечивающего получение на выходе композитного видеосигнала;

- блок управления телекамеры является генератором управляющих импульсов (ГУИ), который может быть выполнен в виде комплекта из двух микросхем, а именно: микросхемы временного контроллера и микросхемы ПУ;

- синхронизатор, делитель частоты, формирователь фазных напряжений секции накопления и формирователь фазных напряжений регистров могут быть выполнены в составе микросхемы временного контроллера;

- первый и второй ПУ могут быть выполнены в составе микросхемы ПУ;

- в качестве видеоконтрольного блока использован персональный компьютер, например, компьютер с операционной системой Windows ХР, в котором установлен аппаратный продукт серии AVerTV [2].

Поставленная задача решается тем, что в заявляемом способе компьютерной регистрации сигнала изображения интерферограмм заключающемся в том, что в телекамере световой поток от интерференционной картины контролируемого объекта проецируют с периодом кадров Т_к на фотоприемную секцию матрицы ПЗС в интервале обратного хода кадровой развертки t_о.х.к., суммируют в матрице ПЗС зарядовые пакеты смежных кадров, поэлементно преобразуют на выходе матрицы ПЗС зарядовые пакеты в электрический сигнал изображения, формируют на выходе телекамеры композитный видеосигнал, транслируют композитный видеосигнал телекамеры по линии связи на вход «видео» компьютера, записывают видеосигнал в память компьютера, воспроизводят видеосигнал записи на экране монитора компьютера, согласно предлагаемому способу зарядовые пакеты одного из двух смежных кадров накапливают в течение всего интервала t_о.х.к., а другого кадра (последующего по отношению к первому) - в течение промежутка t_о.х.к./n, где n - целое число, последовательно в течение интервалов прямого хода по кадру переносят зарядовые пакеты «длинного» и «короткого» кадров из секции накопления в секцию памяти матрицы, суммируют с периодом 2Т_к заряды смежных кадров в секции памяти, считывают из фотоприемника накопленный в зарядовой форме полезный сигнал изображения с периодом 2Т_к, формируют с периодом 2Т_к на выходе телекамеры полезный композитный видеосигнал, а считывают из памяти компьютера информационный видеосигнал с периодом Т_к, причем по наблюдаемому на экране монитора изображению выполняют оптимизацию рекурсивной фильтрации записываемого и регистрируемого сигнала изображения путем дистанционного выбора с компьютера длительности «короткой» экспозиции в телекамере.

Поставленная задача в заявляемой телевизионной системе, предназначенной для осуществления заявленного способа, решается тем, что в устройство прототипа, имеющее в своем составе на приемной стороне компьютер, а на передающей стороне - телекамеру, содержащую последовательно расположенные и оптически связанные затвор и матрицу ПЗС, состоящую из последовательно связанных зарядовой связью фотоприемной секции (секции накопления), выходного горизонтального регистра и блока преобразования заряда в напряжение (БПЗН), а также генератор управляющих импульсов (ГУН), состоящий из временного контроллера, первого преобразователя уровней (ПУ) и выполняющего управление затвором формирователя импульсов экспозиции (ФИЭ), содержащего в своем составе первый одновибратор, также в состав телекамеры входит усилитель-формирователь, информационный вход которого подключен к выходу БПЗН матрицы ПЗС, а выход является выходом «Видео» телекамеры, причем первый выход временного контроллера подключен к первому входу первого ПУ, а второй выход временного контроллера - ко второму входу первого ПУ, первый выход первого ПУ подключен к управляющим входам секции накопления матрицы ПЗС, управляющие входы выходного горизонтального регистра которой подключены ко второму выходу первого ПУ, третий выход временного контроллера подключен к управляющему ФИЭ и соответственно к входу первого одновибратора, а четвертый выход временного контроллера - к управляющему входу усилителя-формирователя телекамеры, а между блоками передающей и приемной стороны системы - линию связи, обеспечивающую по кабелю трансляцию сигнала «Видео» с телекамеры на компьютер, введена на кристалл матрицы ПЗС телекамеры между секцией накопления и горизонтальным регистром введена секция памяти, связанная с ними зарядовой связью, в состав ГУИ телекамеры введены последовательно включенные формирователь импульсов памяти (ФИЛ) и второй ПУ, выход которого подключен к управляющим входам секции памяти матрицы ПЗС, а в состав ФИЭ введены последовательно соединенные блок сопряжения и электропривод, второй одновибратор, счетчик-делитель на два, первый элемент «И», второй элемент «И» и элемент «ИЛИ», при этом первый вход ФИП подключен к первому выходу временного контроллера, второй вход ФИП - к третьему выходу временного контроллера, третий вход ФИП, является входом «Пуск» телекамеры, четвертый вход ФИП - входом «Стоп» телекамеры, а первый вход блока сопряжения ФИЭ - входом «Управление экспозицией» телекамеры, вход «Стоп» которой подключен ко второму входу блока сопряжения ФИЭ, вход счетчика-делителя на два ФИЭ подключен к третьему выходу временного контроллера, прямой выход счетчика-делителя на два - к первому входу первого элемента «И», а инверсный выход счетчика-делителя на два - к первому входу второго элемента «И», выход которого подключен к первому входу элемента «ИЛИ», второй вход которого подключен к выходу первого элемента «И», второй вход которого подключен к выходу первого одновибратора, вход второго одновибратора подключен к управляющему входу ФИЭ, выход второго одновибратора - ко второму входу второго элемента «И», а времязадающий элемент второго одновибратора кинематически связан с электроприводом, выход элемента «ИЛИ» является выходом ФИЭ и подключен к управляющему входу затвора, при этом в разъем расширения на материнской плате компьютера дополнительно установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной компьютера и предназначенная для преобразования входного аналогового видеосигнала в цифровую форму, ввода цифрового видеосигнала в оперативную память с периодом 2Т_к, и вывода из нее с периодом Т_к, причем в компьютере обеспечивается формирование управляющих сигналов «Пуск», «Стоп» и «Управление экспозицией», а в линию связи введены дополнительные жилы кабеля для выполнения соединения сигналов «Пуск», «Стоп» и «Управление экспозицией» на компьютере с входами этих сигналов в телекамере, причем выход видеосигнала платы видео является выходом сигнала изображения интерферограмм телевизионной системы.

Сопоставительный анализ с прототипом [1] показывает, что заявляемый способ отличается, во-первых, условием осуществления признака (действия), а именно условием осуществления рекурсивной фильтрации зарядового изображения в матрице ПЗС. Если в прототипе этому действию предшествует преобразование «напряжение - заряд» для каждого элемента кадрового массива, то в заявляемом решении такая операция полностью исключается. Принимая, что в матрице ПЗС дисперсия шума БПЗН равна дисперсии шума БПНЗ, а считывание видеосигнала из ПЗС производится не с периодом Т_к, (как в прототипе), а с периодом 2Т_к, получаем на выходе фотоприемника для заявляемого решения уменьшение шума в раза. Соответственно, по отношению к прототипу, в раз увеличивается отношение сигнал/шум (ψ) на выходе телекамеры, а, следовательно, и ψ для регистрируемого в компьютере видеосигнала.

Второе отличие заявляемого способа определяется наличием нового действия, а именно созданием для фотоприемника «короткой» экспозиции оптимальной длительности при помощи дистанционного управления телекамерой с компьютера.

В результате реализации такого действия обеспечивается крайне желательное удобство выполнения регулировочных работ по оптимизации видеосигнала записи для регистрации интерферограмм.

Совокупность известных и новых признаков не известна из уровня техники, поэтому заявляемый способ отвечает требованию новизны.

Сопоставительный анализ с прототипом [1] показывает, что заявляемая телевизионная система отличается наличием новых блоков, в числе которых: секция памяти на общем на кристалле матрицы ПЗС, ФИП, второй ПУ, ФИЭ с дополнительными элементами - в составе ГУИ, плата видео в компьютере; наличием новых связей между новыми и остальными блоками соответственно в составе телекамеры и компьютера, а также дополнительными жилами кабеля в линии связи.

Совокупность известных и новых признаков заявляемого устройства не известна из уровня техники, поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизны.

В заявляемом решении необходимое для рекурсивной фильтрации суммирование прямого и задержанного видеосигналов производится с выигрышем в отношении сигнал/шум за счет снижения шумовой составляющей.

По техническому результату и методу его достижения предлагаемое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства телевизионной системы, реализующей заявляемый способ; на фиг.2 приведен пример выполнения электрической схемы ФИП; на фиг.3 - пример выполнения электрической схемы ФИЭ; на фиг.4 - временная диаграмма, поясняющая работу ФИЭ; на фиг.5 представлена временная диаграмма, поясняющая работу ФИП и в целом телекамеры; на фиг.6 представлено обозначение выводов отечественной микросхемы К561ИЕ11 для пояснения возможности выполнения ФИЭ полностью цифровым методом; на фиг.7 приведена структурная схема телевизионной системы при реализации в ней полностью цифрового управления рекурсивной фильтрацией.

Телевизионная система для компьютерной регистрации сигнала изображения интерферограмм, см. фиг.1, имеет в своем составе на приемной стороне компьютер в позиции 2, а на передающей стороне - телекамеру в позиции 1, содержащую последовательно расположенные и оптически связанные объектив 1-1 и матрицу 1-2 ПЗС, состоящую из последовательно связанных зарядовой связью фотоприемной секции 1-2-1, секции памяти 1-2-2, горизонтального регистра 1-2-3 и БПЗН 1-2-4, а также ГУИ 1-3, состоящий из временного контроллера 1-3-1, первого ПУ 1-3-2, ФИП 1-3-3, второго ПУ 1-3-4 и ФИЭ 1-3-5, и усилитель-формирователь 1-4, причем ФИЭ 1-3-5, см. фиг.3, состоит из первого одновибратора 1-3-5-1, второго одновибратора 1-3-5-2, последовательно соединенных блока сопряжения 1-3-5-3 и электропривода 1-3-5-4, счетчика-делителя на два 1-3-5-5, первого элемента «И» 1-3-5-6, второго элемента «И» 1-3-5-7 и элемента «ИЛИ» 1-3-5-8; при этом первый выход временного контроллера 1-3-1 подключен к первому входу ПУ 1-3-2 и соответственно к первому входу ФИП 1-3-3, второй выход временного контроллера 1-3-1 - ко второму входу ПУ 1-3-2, третий выход временного контроллера 1-3-1 - ко второму входу ФИП 1-3-3, к управляющему входу ФИЭ 1-3-5 и соответственно к входу счетчика-делителя на два1-3-5-5 и к входам обоих одновибраторов 1-3-5-1 и 1-3-5-2, а четвертый выход временного контроллера 1-3-1 - к управляющему входу усилителя-формирователя 1-4, выход которого является выходом «Видео» телекамеры, информационный вход усилителя-формирователя 1-4 подключен к выходу БПЗН 1-2-4 матрицы ПЗС, управляющие входы секции накопления 1-2-1 которой подключены к первому выходу ПУ 1-3-2, второй выход которого подключен к управляющим входам горизонтального регистра 1-2-3 матрицы ПЗС, управляющие входы секции памяти 1-2-2 которой подключены к выходу ПУ 1-3-4, вход которого подключен к выходу ФИП 1-3-3, третий и четвертый входы которого являются соответственно входами «Пуск» и «Стоп» телекамеры, а первый вход блока сопряжения 1-3-5-3 - входом «Управление экспозицией» телекамеры, вход «Стоп» которой подключен ко второму входу блока сопряжения 1-3-5-3, при этом прямой выход счетчика-делителя на два 1-3-5-5 подключен к первому входу элемента «И» 1-3-5-6, а инверсный выход счетчика-делителя на два 1-3-5-5 - к первому входу элемента «И» 1-3-5-7, выход которого подключен к первому входу элемента «ИЛИ» 1-3-5-8, второй вход которого подключен к выходу элемента «И» 1-3-5-6, второй вход которого подключен к выходу одновибратора 1-3-5-1; выход одновибратора 1-3-5-2 подключен ко второму входу элемента «И» 1-3-5-7, а времязадающий элемент одновибратора 1-3-5-2 кинематически связан с электроприводом 1-3-5-4, выход элемента «ИЛИ» 1-3-5-8 является выходом ФИЭ 1-3-5 и подключен к управляющему входу затвора 1-1 телекамеры; на материнской плате компьютера 2 в разъем расширения установлена плата видео, а между приемной и передающей сторонами проложена линия связи в позиции 3, обеспечивающая по жилам кабеля трансляцию управляющих сигналов «Пуск», «Стоп» и «Управление экспозицией» с компьютера 2 на телекамеру 1 и сигнала «Видео» с телекамеры 1 на компьютер 2, причем выход видеосигнала платы видео в компьютере 2 является выходом сигнала изображения интерферограмм телевизионной системы.

Матрица 1-2 ПЗС является сенсором видеосигнала в телекамере 1, а по схемотехническому исполнению, согласно отечественной классификации, имеет организацию «кадровый перенос» [3, с.63], при этом примыкающая к секции накопления 1-2-1 секция памяти 1-2-2 должна быть экранирована от света. Организация самой системы управления переносом в матрице ПЗС может быть двухфазной, трехфазной или четырехфазной в зависимости технологических особенностей производства фотоприемника.

Необходимо отметить, что среди разработанных и серийно выпускавшихся в СССР матриц ПЗС эти фотоприемника с трехфазным управлением переносом всегда лидировали с большим преимуществом.

Генератор управляющих импульсов (ГУИ) 1-3 предназначен для осуществления развертки в матрице 1-2 ПЗС и формирования служебных импульсов для усилителя-формирователя 1-4.

Как и в прототипе, в состав ГУИ 1-3 входят видеоконтроллер 1-3-1 и первый ПУ 1-3-2, но при этом дополнительно введены ФИП 1-3-3, второй ПУ 1-3-4 и ФИЭ 1-3-5.

Формирователь импульсов памяти (ФИП) 1-3-3, см. фиг.2, полностью реализован на цифровых элементах: DDI (D-триггер), DD2 (RS-триггер), DD3…DD4 (элементы «И»), DD5 (элемент «ИЛИ»), DD6 (элемент «НЕ»).

Воспользуемся эпюрами, изображенными на фиг.5, для изложения работы ФИП 1-3-3.

Пусть матрица 1-2 ПЗС телекамеры имеет трехфазную систему переноса. Тогда на первый вход ФИП 1-3-3 из временного контроллера 1-3-1 поступают фазные сигналы Ф1П_вх, Ф2П_вх и Ф3П_вх (фиг.5д - 5ж). На второй вход ФИП 1-3-3 с того же блока приходит КГИ - кадровый гасящий импульс (фиг.5а), который инвертируется в элементе «НЕ» (DD6.1), см. фиг.5в.

На прямом выходе D-триггера (DDI) формируется сигнал представленный на фиг.5б с периодом 2Т_к.

Когда на третий вход ФИП 1-3-3 (вход «Пуск» телекамеры) поступает кратковременный импульс положительной полярности, то в момент его совпадения с КГИ срабатывает RS-триггер (DD2). Поэтому на выходе элемента «И» (DD3) устанавливается импульсный сигнал, показанный на фиг.5 г.

В результате логических операций, совершаемых при помощи элементов «И» (DD4.1…DD4.2), элемента «ИЛИ» (DD5) и элементов «НЕ» (DD6.2…DD6.3), на выходе ФИП 1-3-3 формируются необходимые фазные сигналы Ф1П_вых, Ф2П_вых и Ф3П_вых (фиг.5з - 5к).

Формирователь импульсов экспозиции (ФИЭ) 1-3-5, см. фиг.3, содержит в своем составе первый одновибратор 1-3-5-1, второй одновибратор 1-3-5-2, блок сопряжения 1-3-5-3, электропривод 1-3-5-4, счетчик-делитель на два 1-3-5-5, первый элемент «И» 1-3-5-6, второй элемент «И» 1-3-5-7 и элемент «ИЛИ» 1-3-5-8.

Каждый из одновибраторов выполнен на отечественной микросхеме К155АГ1, которая является одноканальным ждущим мультивибратором. Управляющий кадровый гасящий импульс (КГИ) подается на вход В обеих микросхем (DA1 и DA2), обеспечивая запуск мультивибраторов положительным перепадом напряжения. Длительность задержки выходных импульсов составляет, по справочным данным, 55 не. На фиг.4 эта задержка - Тз показана искусственно с нарушением масштаба по времени.

Длительность выходного импульса одновибратора 1-3-5-1 устанавливается фиксированной, например равной 1024 мкс, при помощи времязадающих элементов С_τ1 и R_τ1.

Длительность выходного импульса одновибратора 1-3-5-2 определяется элементами С_τ2 и R_τ2 и регулируется в пределах от 1024 мкс до 64 мкс посредством потенциометра R_τ2, движок которого кинематически, т.е. механически через редуктор, преобразующий вращательное движение в движение поступательное, связан с двигателем электропривода 1-3-5-4.

Блок сопряжения 1-3-5-3 предназначен для выполнения управления двигателем электропривода 1-3-5-4 от цифрового сигнала с высоким и/или низким активным уровнем по команде «Управление экспозицией». Дополнительно в блоке сопряжение 1-3-5-3 обеспечивается и цифровое сопряжение сигнала по команде «Стоп» с нагрузкой, например, в виде соленоида (электромагнита), предназначенного для механического возврата движка потенциометра R_τ2 в крайнее левое положение.

Пусть в нашем устройстве блока 1-3-5-3 должно быть обеспечено включение цепей электродвигателя и соленоида с помощью логических сигналов высокого уровня. Тогда электрическая схема блока 1-3-5-3 в части управления соленоидом может быть выполнена на основе оптоэлектронной пары согласно решению [4, с.223], а части управления электродвигателем -согласно решению [4, с.227].

На управляющий вход ФИЭ 1-3-5 поступает КГИ (фиг.4а), при этом на прямом выходе счетчика-делителя 1-3-5-5 формируется меандр (фиг.4б), а на его инверсном выходе - меандр (фиг.4в). На выходе первого одновибратора 1-3-5-1 вырабатывается условно «длинный» импульс (фиг.4 г). Обозначим его длительность как «t_max». На выходе второго одновибратора 1-3-5-2 формируется условно «короткий» импульс (фиг.4д), длительность которого может регулироваться в пределах от t_min до t_max.

При помощи элемента «И» 1-3-5-6 на первом входе элемента «ИЛИ» 1-3-5-8 «длинные» импульсы следуют с периодом 2Т_к (фиг.4е), а на втором его входе с тем же периодом, благодаря элементу «И» 1-3-5-7, «короткие» импульсы (фиг.4ж). В результате необходимые выходные импульсы блока ФИЭ формируются на выходе элемента «ИЛИ» 1-3-5-8 (фиг.4з).

Когда с компьютера на вход «Стоп» телекамеры поступает кратковременная логическая «1» соленоид в блоке сопряжения обеспечивает механический возврат движка потенциометра R_τ2 в крайнее левое положение.

Необходимо отметить, что для построения одновибраторов используется сочетание аналоговых и цифровых методов. Поэтому, как и все линейные схемы, одновибраторы реагируют на изменение температуры и напряжения питания дрейфом длительности выходного импульса.

В связи с этим целесообразно использовать вместо одновибраторов счетчики импульсов, выполнив в результате ФИЭ 1-3-5 цифровым методом полностью. Для этого в качестве готовой элементной базы может быть использована отечественная микросхема К561ИЕ11, см. [5, с.238-240], которая является двоичным четырехразрядным реверсивным счетчиком.

Данная микросхема, см. фиг.6, имеет входы предварительной записи-установки S0-S3 и вход разрешения этой операции SE, что позволяет осуществить предварительно установку исходной длительности выходного импульса, снимаемого с вывода . Счетчик имеет четыре выхода Q0-Q3, а запускающий тактовый перепад С для данного счетчика - положительный. Вход сброса данных R - асинхронный. Данные счетчика сбрасываются в ноль, если на вход R подается напряжение высокого уровня. Вход счетчика служит для переключения направления счета (на увеличение или на уменьшение).

Рассмотрим особенности использования микросхемы К561ИЕ11 для успешной замены с ее помощью функции второго одновибратора 1-3-5-2. Пусть максимальная длительность выходного импульса составляет 1024 мкс. Это позволяет использовать для подачи на вход С счетчика строчный синхроимпульс, имеющий период следования 64 мкс. Установим на входе счетчика низкий логический уровень, обеспечив направление счета на уменьшение, а на входах S0-S3 логическую комбинацию «1111» для максимального числа. Тогда каждый их приходящих на вход С счетчика пятнадцати входных импульсов будет изменять состояние на выходах Q0-Q3 счетчика, как показано в табл.1, сокращая дискретно длительность выходного импульса от 2024 мкс до 64 мкс.

Очевидно, что можно организовать удобное управление длительностью выходного импульса, когда необходимые комбинации остановки счетчика в четырехразрядном двоичном коде будут поданы на вход ФИЭ 1-3-5 дистанционно с компьютера по команде «Управление экспозицией».

Поэтому можно считать технически обоснованной возможность реализации блока ФИЭ телекамеры полностью цифровым методом путем замены первого одновибратора на счетчик импульсов с фиксированной длительностью на выходе, а второго одновибратора - на счетчик импульсов с перестраиваемой длительностью на выходе.

Регулировка этой длительности может быть выполнена с компьютера по команде «Управление экспозицией» в виде кодовой комбинации для остановки счетчика.

Если ФИЭ телекамеры будет реализован полностью цифровым методом, то появляется реальная возможность и следующего технологического шага - выполнения ФИП 1-3-3 и ФИЭ 1-3-5 в составе большой интегральной схемы (БИС) временного контроллера 1-3-1.

ПУ 1-3-4 обеспечивает преобразование логических уровней сигналов с выходов ФИП 1-3-3 в управляющие импульсы для секции 1-2-2. Устройство второго ПУ 1-3-4 может быть реализовано в составе БИС первого ПУ 1-3-2.

Структурная схема заявляемой телевизионной системы после завершения упомянутых объединений представлена на фиг.7, в которой генератор 1-3 управляющих импульсов содержит две БИС: временной контроллер 1-3-1 и ПУ 1-3-2.

В качестве блока 2 предлагаемой телевизионной системы может быть использован персональный компьютер, на материнской плате которого в разъем расширения дополнительно установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной компьютера и предназначенная для преобразования входного аналогового видеосигнала в цифровую форму, ввода цифрового видеосигнала в оперативную память с периодом 2Т_к, и вывода из нее с периодом Т_к, при этом выход видеосигнала платы видео является выходом сигнала изображения интерферограмм телевизионной системы.

Операции ввода цифрового видеосигнала в оперативную память и вывода из нее выполняются на плате видео при условии, когда с компьютера на телекамеру подана команда «Пуск». В исходном состоянии или при возврате телекамеры в исходное состояние командой «Стоп» с компьютера эти операции блокируются, а выходным сигналом системы становится видеосигнал телекамеры, получивший лишь аналого-цифровое преобразование.

Необходимо отметить, что формирование управляющих сигналов для телекамеры «Пуск», «Стоп» и «Управление экспозицией» может быть выполнено также на плате видео или на отдельной установленной в компьютере плате управления. Характеристики транслируемых сигналов представлены в табл.2.

Целесообразно осуществить подачу всех команд управления через унифицированный интерфейс, например, RS-232. Отметим, что выбор всех команд в предлагаемом решении телевизионной системы осуществляется с клавиатуры компьютера и/или при помощи компьютерной мыши.

Способ компьютерной регистрации сигнала изображения интерферограмм осуществляется следующим образом.

Предположим, что расположенная в поле зрения телекамеры 1 интерфенционная картина объекта находится в идеально статическом положении, не испытывая случайных колебаний за счет вибрации и других регулярных механических воздействий низкой частоты. При этом допустим, что внешнее управление для телекамеры отсутствует, т.е. на всех входах управления («Пуск», «Стоп», «Управление экспозицией) только низкие логические уровни.

В блоке ФИП 1-3-3 на прямом выходе RS-триггера DD2 (см. фиг.2) присутствует сигнал логического «О». Поэтому низкий логический уровень устанавливается на выходе элемента «И» DD3 и высокий логический уровень на выходах элементов «НЕ» DD6.2 и DD6.3. Поэтому сигналы Ф1П_вх, Ф2П_вх и Ф3П_вх (см. фиг.5д…5ж), поступающие из временного контроллера 1-3-1 на первый вход ФИП 1-3-3 беспрепятственно проходят на выход этого блока.

Низкий логический уровень на входах «Управление экспозицией» и «Стоп» блока ФИЭ 1-3-5 означает отсутствие воздействия на электропривод 1-3-5-4 (см. фиг.3) и на соленоид в блоке сопряжения 1-3-5-3. Следовательно, движок потенциометра RT2 второго одновибратора 1-3-5-2 находится в крайнем левом положении, обеспечивая максимальную величину сопротивления этого резистора.

Поэтому оба одновибратора ФИЭ 1-3-5 обеспечивают формирование выходных импульсов максимальной и одинаковой длительности, например, равной 1024 мкс, а затвор 1-1 реализует с частотой кадров «длинные» вспышки света на мишени фотоприемника при экспонировании объекта контроля. В результате обеспечивается известный импульсный режим экспонирования матрицы ПЗС 1-2 и самой телекамеры 1.

Пусть при этом эта длительность импульсного экспонирования в сочетании с мощностью излучения от источника света позволяет в телекамере обеспечить получение видеосигнала с максимальным отношением сигнал/шум.

Но, если на объекте контроля возникает низкочастотное механическое воздействие, тогда в формируемом видеосигнале неизбежно появляется смаз, а в наблюдаемом с экрана монитора компьютера 2 изображении заметно ухудшается его качество за счет снижения отношения сигнал/шум.

Для выполнения задачи изобретения на S-вход RS-триггера DD2 блока ФИП 1-3-3 телекамеры (см. фиг.2) с компьютера подается сигнал «Пуск» -импульс положительной полярности. В момент совпадения высокого уровня этого импульса с высоким уровнем кадровых синхроимпульсов на его тактовом входе состояние триггера изменяется. Следовательно, на прямом выходе триггера DD2 установится высокий логической уровень сигнала. В результате на выходе ФИП 1-3-3 формируются новые сигналы Ф1П_вх, Ф2П_вх и Ф3П_вх (см. фиг.5з…5к), которые через ПУ 1-3-4 поступают на управляющие входы секции памяти 1-2-2 матрицы ПЗС. Благодаря этому, в секции памяти 1-2-2 матрицы ПЗС под вторыми фазными шинами будут суммироваться зарядовые пакеты двух накопленных смежных кадров. Интервал суммирования или интервал совместного хранения зарядов смежных кадров в секции памяти 1-2-2 матрицы ПЗС равен длительности прямого хода кадровой развертки.

Если затем по команде «Управление экспозицией» из компьютера в телекамеру будет подаваться высокий логический уровень, то в блоке ФИЭ 1-3-5 вращение двигателя электропривода 1-3-5-4 будет уменьшать длительность выходного импульса одновибратора 1-3-5-2. Следовательно, в складываемых зарядовых пакетах смежных кадров будет плавно регулироваться в сторону уменьшения «вклад» для задержанного кадра в эту общую зарядовую сумму.

В результате горизонтальный регистр 1-2-3 и БПЗН 1-2-4 матрицы ПЗС будет построчно и поэлементно считывать информационный (полезный) видеосигнал рекурсивной фильтрации с периодом 2Т_к, а в паузе между ними - только бесполезный уровень темнового тока в секции 1-2-2 фотоприемника. На выходе усилителя-формирователя 1-4 композитный видеосигнал, подаваемый на выход «Видео» телекамеры (см. фиг.5 л), сохраняет эти особенности сигнала изображения на выходе матрицы ПЗС.

Аналоговый видеосигнал телекамеры по линии связи 3 поступает в компьютер, на плату видео, где каждый информационный видеокадр сначала оцифровывается, а затем записывается (вводится) в оперативную память и хранится в ней в течение одного кадра. Считывание (вывод) из оперативной памяти сигнала изображения производится с периодом кадров, т.е. пропуски видеосигнала исключены.

По отношению к прототипу в заявляемом решении отношение сигнал/шум для регистрируемого видеосигнала в раз выше, т.к. его шумовая составляющая раз ниже.

При необходимости возвращения телекамеры в исходный режим работы следует по команде «Стоп» подать с компьютера импульс положительной полярности, который приходит в блоке ФИП 1-3-3 на вход R-вход RS-триггера DD2 (см. фиг.2), а в блоке ФИЭ 1-3-5 на второй вход блока сопряжения 1-3-5-3 (см. фиг.3).

В результате на прямом выходе RS-триггера DD2 установится сигнал логического «0», а в телекамере будет восстановлено исходное управление секцией памяти 1-2-2 фотоприемника, исключающее суммирование зарядовых пакетов смежных кадров, а, следовательно, и устраняющее рекурсивную фильтрацию видеосигнала. С другой стороны, сработает соленоид в блоке сопряжения 1-3-5-3, и движок потенциометра RT2 второго одновибратора 1-3-5-2 займет крайнее левое положение, обеспечивая максимальную величину сопротивления этого резистора.

Одновременно на плате видео компьютера для входного видеосигнала будет выполняться его аналого-цифровое преобразование, но будут блокироваться операции ввода/вывода сигнала изображения в оперативную память.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ компьютерной регистрации сигнала изображения интерферограмм обеспечивает за счет роста отношения сигнал/шум телекамеры повышенное качество компьютерной записи видеосигнала, сопровождающееся улучшением труда оператора.

Если блок ФИЭ 1-3-5 телекамеры будет реализован полностью цифровым методом, то будет дополнительно повышено качество компьютерной записи видеосигнала за счет снижения температурного дрейфа импульсов, управляющих экспозицией.

Будет заведомо повышена и надежность телевизионной системы за счет удаления из телекамеры электропривода, блока сопряжения и всех механических элементов их сопровождающих.

В настоящее время все блоки структурной схемы телевизионной системы, реализующей предлагаемый способ, освоены отечественной промышленностью. Поэтому следует считать предполагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Авторское свидетельство 1626454 СССР. МКИ H04N 7/18. Устройство для воспроизведения изображения интерферограмм / К.Н. Иванов, Л.В. Мельник, О.О. Попов, А.Т. Трофимов, В.А. Ярмакович // Б.И. - 1991. - №5.

2. Руководство по быстрой установке продукта Aver TV 307 от компании AverMedia TECHNOLOGIES, Inc. (Тайвань).

3. Пресс Ф.П. Фоточувствительные приборы с зарядовой связью. М.: «Радио и связь», 1991.

4. Ленк Дж. Электронные схемы: Практическое руководство. / Перевод с англ. М.: «Мир», 1985.

5. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - Челябинск: «Металлургия», 1988.