Структурная организация систем технического зрения

В видеосистеме на основе видикона используется цифровой способ управления генераторами строчной и кадровой разверток от автономного программного блока или от ЭВМ “Электроника 100-И”. Число строк регулируется в пределах от 1 до 625 с шагом, равным 1. Строчные реализации видеосигнала, выделенные для цифровой обработки блоком выбора строки, дискретизируются по времени и квантуются по амплитуде при помощи преобразователя амплитуды в цифровой код, а полученные коды выборочных значений через блок сопряжения вводятся в ЭВМ. Время преобразования одного отсчета в цифровой код не превышает 2 мкс. Предусмотрен просмотр регистрируемого видиконом изображения на телевизионном мониторе, а реализации видеосигнала выбранной строки - на осциллографе. Используется также широкий набор периферийных устройств, необходимых для документирования исходных данных и результатов обработки изображений: “Консул-254”, перфоратор ПЛ-150, устройство ввода с перфоленты, кассетный магнитофон и видеомагнитофон. Рассмотренная видеосистема совместно с электронно-оптической камерой (соединенной с видиконом при помощи волоконно-оптического диска) использовалась для спектральных и кинетических измерений в плазменном эксперименте, в котором изучались стационарные и импульсные разряды, инициированные электронным пучком. Она использовалась также для обработки изображений, зарегистрированных на фотопленке.

Устройство вывода оптической информации с ПЗС-линейки на ЭВМ “Электроника-60” приведено на рис. 1.3. После приведения устройства в состояние готовности из ЭВМ в перепрограммируемый адаптер ППА засылается управляющее слово, определяющее режим работы ППА (ввод или вывод). В РС последовательно заносятся коды, при этом в линейке накапливаются заряды, которые затем переписываются в буферный регистр, после чего линейка переходит в режим ожидания и разрешается запуск распределителя импульсов РИ. Запуск происходит при чтении предварительно преобразованной в АЦП информации из РА в ЭВМ. В РИ формируется последовательность импульсов для сдвига зарядов в буферном регистре линейки на один разряд и ввода фонового заряда. РИ вырабатывает стробирующие импульсы для устройства двойной коррелированной выборки УДВК, в котором происходит предварительная аналоговая обработка сигнала с выхода линейки. В нужный момент распределитель запускает АЦП.

Рис 1.3 Структурная схема информационно - вычислительного комплекса ввода и обработки изображений (Ф-фотосчитыватель; В1-устройство управления фотосчитывателем к “Consul-260”; УСК-устройство согласования с каналом; ППА-перепрограммируемый адаптер; РА, РВ, РС-буферные регистры; У-усилитель; РИ-распределитель импульсов; УДВК-устройство двойной коррелированной выборки)

сформированный сигнал поступает на вход АЦП, время преобразования которого равно 5 мкс. Отфильтрованный видеосигнал поступает с выхода АЦП на вход БЗУ. Основные функции БЗУ включают в себя согласование скорости АЦП со скоростью обмена по каналу прямого доступа; анализ очередного цифрового отсчета D_{i j} (i - адрес строки, j - адрес элемента ПЗС), запись D_{i j}, удовлетворяющего критерию предварительной сортировки, в буферную память; определение и запись координат локальных максимумов в буферную память максимумов БПМ; формирование запроса прерывания к ИППД при заполнении одного из подбуферов.

При разработке порогового интерфейса СТЗ за основу была взята схема устройства сопряжения с параллельным интерфейсом, описанная в [ 16 ].

В этом устройстве для согласования скорости развертки телекамеры с параметрами микроЭВМ используется буферная оперативная память на один кадр (поле) изображения (рис. 1.5).

Устройство обеспечивает:

дискретизацию поля зрения телекамеры на 65536 (256x256) элементов;

квантование видеосигнала по яркости на две градации;

преобразование видеосигнала в параллельный код;

формирование служебных синхросигналов для связи с интерфейсом;

запоминание видеосигнала в формате 4К 16-разрядных слов.

Формат хранения видеосигнала в буферном ОЗУ определяется разрядностью используемого интерфейса. В [ 16 ] описывается схема стыковки с 16-разрядным интерфейсом типа И2 (15КС-180-032) микроЭВМ “Электроника-60” (МС 1260), в которой используются слова такой же разрядности.

Структурная схема разрабатываемого устройства с учетом всех требований технического задания имеет вид, представленный на рис. 1.6.

Назначение блоков структурной схемы:

Схема формирования сигналов синхронизации фиксирует строчные сихроимпульсы (ССИ), выделяет из стандартного видеосигнала кадровые синхроимпульсы (КСИ), определяет информационные части строки и кадра, вырабатывает тактирующие импульсы для формирователя магистрали адреса, формирователя сигнала “контур” и буферного ОЗУ.

Формирователь сигнала “контур” выделяет моменты переключения порогового элемента и удерживает сигнал низкого или высокого (в случае переключения) уровня в течение одного такта. Пороговый элемент переключается в случае принадлежности текущей точки контуру объекта на основе сравнения уровня напряжения видеосигнала с заданным пороговым уровнем напряжения.

Формирователь порога сравнения определяет уровень напряжения (порог), с которым сравнивается входное напряжение видеосигнала. Пользователь может устанавливать одно из 2⁶ различных значений порога (активный диапазон 0.3...1.3 В), что позволяет использовать данную СТЗ для работы с разными объектами.

Формирователь магистрали адреса определяет адрес текущей ячейки буферного ОЗУ, в которую (из которой) производится запись (выполняется чтение).

Буферное ОЗУ используется для промежуточного хранения изображения т.е. согласования скорости развертки телекамеры с параметрами ПЭВМ (микроЭВМ).

Схема стыковки с магистралью обеспечивает сопряжение буферного ОЗУ с магистралью ПЭВМ (микроЭВМ). Она содержит элементы, отключающие микросхемы памяти от шины на период записи сигнала и подключающие - на период считывания, а также элементы, повышающие нагрузочную способность выходов микросхем памяти.