Телевизионное устройство для измерения рельефа поверхности

Телевизионное устройство для измерения рельефа поверхности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ТЕЛЕВИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕЛЬЕФА ПОВЕРХНОСТИ, .содержащее источник освещения и последовательно соединенные переедающую телевизионную камеру, канал связи, вычислитель параллакса и вычислитель координат, от ли. чающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные первый блок памяти и модулятор светового потока, выход которого соединен с входом источника освещения, а также последовательно соединенные счетчик элементов телевизионного изображения и второй блок памяти, первый выход которого соединен с входом вычислителя параллакса, а второй выход - с вторым входом вычислителя координат, при этом вход счетчика элементов телевизионного изображения соединен с. выходом канала связи. (Л ff со л f , г вг. I Ю

(19) (111

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

З(51) Н 04 N 7/02; Н 04 N 9/54

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1

° °

° °

° Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2985204/18-09 (25) 2983071/09. (22). 22.09.80 ,:.(4б) 23.07.83. Бюл. Р 27 (72) В.Н. Бирюк и С.Л. Горелик (71) Ленинградский электротехниче(ский институт связи им.. проф. M,À.Hîí÷"

Бруевича (53) б21 ° 397(088.8) ,(56) 1. Патент США Р 3..821.465, .кл.:Н 04 N 9/54, опублик. 1974.

2. Мамичев Г.В. Стереотелевидение.

М., ЭнеРгия, 1979, с. 54 (прототип) . (54)(57} .ТЕЛЕВИЗИОННОЕ УСТРОИСТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕЛЬЕФА ПОВЕРХНОСТИ, содержащее источник освещения и nocsieдовательно соединенные передающую телевизионную камеру, какал связи, вычислитель параллакса и вычислитель . координат, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные первый блок памяти и модулятор светового потока, выход которого соединен с входом ис" точника освещения, а также последовательно соединенные счетчик элементов телевизионного изображения и второй блок памяти, первый выход которого соединен с входом вычислителя параллакса, а второй выход - e вторым входом вычислителя координат, при этом вход счетчика элементов телевизионного изображения соединен с, I выходом канала связи.

1О31ОО2

Изобретение относится к разделу измерительных телевизионных (ТВ) сис- тем, предназначенного для использования в автоматизированных системах контроля за состоянием поверхностей и может быть использовано, в частнос. ти, для выявления трещин, раковин, изломов на различных поверхностях (труб, коллекторов, бетонных сооружений, шахтных стволов и т.д.), а также в системах для исследования рельефа океанского дна.

Известна стерео-ТВ система для измерения параметров объектов, содержащая источник освещения и передающую ТВ камеру, перед двумя онтичес- 15 кими системами которой установлены оптические затворы на жидких кристаллах, выход передающей ТВ камеры через канал связи соединен с входом блока отображения, перед экраном 2р которого также установлены оптические затворы (.1).

Однако в стерео-ТВ системе необходимо иметь два изображения, снятые с двух ракурсов, что снижает точностьy5 измерения параметров малоконтрастных объектов и затрудняет автоматизацию процесса измерения. (Известна стерео-ТВ измерительная система, содержащая источник освещения и две передающие TB камеры, выходы которых через каналы связи соединены с последовательно соединен ными вычислителем параллакса и вычислителем координат f2 3.

Однако в известном устройстве требуемый пространственный параметр исследуемого объекта, например, глубинный. размер объекта, вычисляется исходя из величины параллакса и параметров стерео-TB системы. Основное 4О влияние на точность измерения оказывают флуктуационные шумы, возникающие в передающих ТВ камерах и каналах связи, которые характеризуются отношением сигнал/шум. Поэтому 45 при контроле за пространственными параметрами поверхностей, не имеющих значительных перепадов яркости (малоконтрастных поверхностей), точность измерения такими системами невысока. 5О

По той же причине становится нере альной автоматизация процесса измерения, так как выделение и проверка соответствия корреспондирующих элементов изображения на малоконтрастных иэображениях не осуществимы. ,К недостаткам таких систем относятся также наличие двух передающих ТВ камер и необходимость двойной полосы частот для передачи ТВ сигнала.

Цель изобретения - повышение точ- 6О ности измерения.

Для этого в ТВ устройство для измерения рельефа поверхности, содержа щее источник освещения и последовательно соединенные передающую ТВ ка- 65 меру, канал связи, вычислитель параллакса и вычислитель координат, введены последовательно соединенные первый блок памяти и модулятор све- .. тового потока, выход которого соедине с входом источника освещения, также последовательно соединенные счетчик элементов телевизионного изображения и второй блок памяти, первый вход кбторого соединен с вторым входом вычислителя параллакса, а второй выход — с вторым входом вычислителя координат, при этом вход счетчика элементов ТВ изображения соединен с выходом канала связи.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема ТВ устройства для измерения рельефа поверхности" на фиг. 2 - .изображение рельефа поверхности; на фиг. Э - то же, на экране устройства отображения.

ТВ устройство для измерения рельефа поверхности содержит первый блок

1 памяти, модулятор 2 светового потока, источник 3 освещения измеряемой поверхности 4, передающую ТВ камеру 5, канал б связи, вычислитель 7 параллакса, вычислитель 8 координат,. счетчик 9 элементов ТВ изображения и второй блок 10 памяти.

Устройство работает следующим об разом.

В первом блоке 1 памяти хранится эталонное изображение, например, какая-либо периодическая структура

Ф (сетчатое или точечное поле), которое поступает на модулятор 2 светового потока, управляющий работой источника 3 освещения таким образом, чтобы сформировать на измеряемой поверхности 4 (фиг. 2о() эталонное изображение. При этом формирование элементов этого изображения может осуществляться как одновременно, так и последовательно по времени.

Например, последовательность расположения модуляторов светового потока и источника освещения, показанная на фиг. 1, иллюстрирует вариант выполнения источника освещения, имеющего узкую диаграмму направленности.

Развертка производится непрерывным механическим сканированием всего поля зрения передающей ТВ камеры 5.

Формирование эталонного изображения осуществляется модуляцией интенсивности излучения источника 3 освещения в соответствии с выбранным законом модуляции., Возможно также применение источника освещения с широкой диаграммой направленности, в котором последовательно расположены источник освещения и модулятор 2 светового потока.

Изображение, спроектированное на измеряемую поверхность 4, после отражения от нее в направлении оси пе редающей ТВ камеры 5 оказывается

1031002 промодулированным функцией рельефа таким образом (фиг. 2."Г ), что элементы отраженного иэображения приобретают сдвиг относительно элементов эталонного изображения в направлении . базисного вектора (параллакс), и тем больший, чем больше удален данный элемент от плоскости нулевых параллаксов (фиг. 3). Изображение, отраженное от исследуемой. поверхности .(объекта), преобразуется пере-- 10 дающей ТВ камерой 5 в видеосигнал и передается по каналу б связи. Ко- ординаты вдоль базисного вектора элементов переданного ТВ иэображения определяются вычислителем 7 ,параллакса и сравниваются с исходными координатами тех же элементов хранящихся во втором блоке 10 па-. мяти. Значение параллакса (Ь ) посту-. пает в вычислитель 8 координат, в котором в соответствии с величиной

Ь и параметрами первого блока 1 памяти, модулятора 2, оптической сис- . темы передающей ТВ камеры 5 и базиса съюии вычисляется требуемый параметр 5 например расстояние до точки поверхности, освещенной данным элементом, X(X,Y). Чтобы определить, какому именно элементу эталонного изображения соответствует элемент, параллакс которого измеряется, производится счет элементов счетчиком 9.

Номер. элемента поступает в второй блок 10 памяти, в котором хранятся координаты эталонного изображения.

Координата по оси, параллельной базиснбму вектору межцу центрами оптических систем передающей камеры и осветителя )., поступает в вычислитель 7 параллакса, а координаты эта- g() лонного иэображения, определяющие точку на измеряемой поверхности, в которой измеряются Z(Х,У) — Х и ), .поступают в вычислитель 8, где вычисленное значение ставится в соответствии с координатами К, У .

Таким образом, в предлагаемом устройстве измеряются пространственные параметры (рельеф) при пере» даче изображения, снятого с одного ракурса, и в полосе частот .одного TB канала. Отсутствие флуктуационных шумов второй передающей ТВ камеры, второго канала связи, как и наличие на поверхности резких перепадов яркости, вызванных проекцией на нее эталонного высококонтрас .гного иэображения, приводит к повышению точ» . ности измерения. Возможность нахождения соответствующих (корреспондирующих) элементов путем подсчета номера элемента при развертке TB изображения позволяет автоматиэнровать процесс измерения рельефа малоконтрастных поверхностей.

Работа устройства иллюстрируется фиг. 2 и 3, где приведено изображение поверхности, пространственные параметры которой необходимо измерить и ее рельефа, и показано ТВ изображение, переданное по каналу связи.

В качестве эталонного иэображения используется изображение вертикаль» ной периодической решетки, образованной чередующимися черными и белыми полосами. По сдвигам элементов решетки в горизонтальном направлении можно измерить рельеф поверхности и определить, что верхний объект имеет форму полусферы, а нижние объ» екты - плоские, отличающиеся от всей поверхности только по яркости.

ЭФфективность изобретений определяется уменьшением вдвое количества передаваемой информации и повышением точности измерения только иэ-за отсутствия флухтуационных шумов во вто- ром изображении.в Д! раз. Дополнительное увеличение точности примерно в 2-3 раза обеспечивается повышением энергии высокочастотных составляющих в ТВ изображении при проекции на исследуемую поверхность эталон» ного высококонтрастного. изображения.

1031002

Фиг Р

Составитель Г. Росаткевич

Редактор А. Шийжина Техред M.Tenep Корректор А, Ильин

° В O\t М

Заказ 5236/59 Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

123035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4