Тепловизионный канал

Полезная модель относится к тепловидению. Задачей - повышение быстродействия тепловизионного канала и снижение уровня помех, обусловленных наличием аналогового корректора неоднородности чувствительности элементов матричного фотоприемного устройства. Результат достигается тем, что тепловизионный канал содержит объектив 1, в фокальной плоскости которого расположено матричное фотоприемное устройство 2, выходы которого подключены к входам соответствующих предусилителей 3, аналого-цифровой преобразователь 4, мультиплексор 5, микроконтроллер 8, выход которого подключен к управляющему входу матричного фотоприемного устройства 2, видеопроцессор 6, первый выход которого подключен к блоку вывода видеосигнала 7. Видеопроцессор выполнен с возможностью параллельной обработки цифровой информации в три потока со смещением на один кадр в каждом потоке. Входы аналого-цифрового преобразователя подключены к выходам соответствующих предусилителей, а выходы к соответствующим входам мультиплексора, выход которого подключен к входу видеопроцессора. Управляющий выход видеопроцессора подключен к входу микроконтроллера, управляемого клавиатурой и управляющему входу мультиплексора. Сигнал с микроконтроллера выводится на подвижный носитель информации. За счет выполнения видеопроцессора повышено быстродействие тепловизионного канала. Минимальное количество аналоговых устройств позволяет обеспечить минимальный уровень помех. 2 илл.

Заявляемая полезная модель относится к области тепловидения и может быть использована в тепловизионных приборах на матричных фотоприемных устройствах, предназначенных для наблюдения объектов в инфракрасной области спектра.

Известен тепловизионный канал (см. патент США US 5118943, кл. G01N 21/88; H04N 5/33, опубл. 02.06.1992), содержащий оптическую систему, в фокальной плоскости которой расположено матричное фотоприемное устройство (МФУ), выходы которого подключены к устройству суммирования аналоговых сигналов с фотоприемника и аналогового корректора неоднородности чувствительности элементов фотоприемника, содержащего цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), затем сигнал с устройства суммирования подается на вход аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Цифровой сигнал с АЦП поступает в устройство цифровой обработки сигналов, затем в формирователь телевизионного изображения.

Недостатками данного устройства являются присутствие дополнительных помех, вызываемых наличием цифро-аналогового преобразователя в аналоговом корректоре неоднородностей чувствительности элементов матричного фотоприемного устройства, отсутствие коррекции дефектных элементов матричного фотоприемного устройства.

Известен тепловизионный канал (Волков В.Г., Ковалев А.В., Федчишин В.Г. Тепловизионные приборы нового поколения / Специальная техника, 2001, 6, С. 16-21), выбранный в качестве прототипа, содержащий инфракрасный объектив, в фокальной плоскости которого расположено матричное фотоприемное устройство, выходы которого через предусилители подключены к соответствующим входам аналогового мультиплексора, выход которого соединен с последовательно включенными аналоговым корректором неоднородности чувствительности элементов МФУ, аналого-цифровым преобразователем, цифровым корректором неоднородности чувствительности элементов МФУ, корректором дефектных элементов МФУ и видеопроцессором, осуществляющим формирование изображения с микропроцессорной обработкой видеосигнала, выход которого подключен к блоку вывода видеосигнала, а также тактовый генератор (блок управления МФУ), выходы которого подключены к управляющим входам МФУ, аналогового корректора неоднородности чувствительности элементов МФУ, аналого-цифрового преобразователя и корректора дефектных элементов МФУ.

Недостатками данного устройства являются длительное время обработки сигналов с МФУ, связанное с последовательным проведением операций аналоговой и цифровой коррекции неоднородности чувствительности элементов, коррекции дефектных элементов МФУ и передачи цифровых данных в видеопроцессор, а также с необходимостью формирования цифрового сигнала для ЦДЛ аналогового корректора неоднородности чувствительности элементов МФУ, и высокий уровень помех, вызываемых наличием аналогового корректора неоднородностей чувствительности элементов МФУ, поскольку одним из его обязательных элементов является цифро-аналоговый преобразователь(ЦАП).

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является уменьшение времени обработки сигналов с матричного фотоприемного устройства, т.е. повышение быстродействия тепловизионного канала, и снижение уровня помех, обусловленных наличием аналогового корректора неоднородности чувствительности элементов матричного фотоприемного устройства.

Поставленная задача решается тем, что в тепловизионном канале, содержащем объектив, в фокальной плоскости которого расположено матричное фотоприемное устройство, выходы которого подключены к входам соответствующих предусилителей, аналого-цифровой преобразователь, мультиплексор, видеопроцессор, первый выход которого подключен к блоку вывода видеосигнала, в отличие от прототипа в него введен микроконтроллер с микропроцессором, управляемый клавиатурой, первый выход которого подключен к управляющему входу матричного фотоприемного устройства, а управляющий выход видеопроцессора подключен к входу микроконтроллера и к управляющему входу мультиплексора, при этом второй выход микроконтроллера подключен к подвижному носителю информации.

На фиг. 1 представлена структурная схема тепловизионного канала.

На фиг. 2 представлена временная диаграмма работы тепловизионного канала

Тепловизионный канал, содержит объектив 1, в фокальной плоскости которого расположено матричное фотоприемное устройство 2, выходы которого подключены ко входам соответствующих предусилителей 3, аналого-цифровой преобразователь 4, мультиплексор 5, видеопроцессор 6, первый выход которого подключен к блоку вывода видеосигнала 7.Новым является введение в него микроконтроллера 8 с микропроцессором, управляемого клавиатурой 9, первый выход которого подключен к управляющему входу матричного фотоприемного устройства, а управляющий выход видеопроцессора подключен к входу микроконтроллера 8 и к управляющему входу мультиплексора. При этом второй выход микроконтроллера подключен к подвижному носителю информации 10.

Видеопроцессор 6 выполнен с возможностью параллельной обработки цифровой информации в три потока со смещением на один кадр в каждом потоке, что обеспечивается программными средствами.

Видеопроцессор 6 может быть реализован, например, на базе типового 32-разрядного процессора с тактовой частотой 720 МГц, работающего с числами с фиксированной точкой.

Тепловизионный канал работает следующим образом.

Излучение наблюдаемой сцены с помощью инфракрасного объектива 1 фокусируется на чувствительные элементы МФУ 2. Предварительно в видеопроцессоре 6 с помощью программных средств формируется три независимых параллельных потока приема, обработки и передачи данных, которые тактируются управляющими импульсами с частотой V, равной частоте вывода кадров блока вывода видеосигнала 7. В каждом потоке прием, или обработка, или передача данных каждого кадра осуществляется за временной промежуток t=1/V. в момент времени to тактирующий управляющий импульс с управляющего выхода видеопроцессора 6 поступает на микроконтроллер 8 МФУ 2 и на управляющий вход мультиплексора 5. Поступающую информацию можно вводить с помощью управляющей клавиатуры 9, а сигнал выходящий из микроконтроллера подается на подвижный носитель информации 10 и МФУ 2. В течение временного промежутка I излучение наблюдаемой сцены накапливается на чувствительных элементах МФУ 2, затем в течение временного промежутка II электрические сигналы с МФУ 2 через предусилители 3 и АЦП 4 поступают в мультиплексор 5, с выхода которого видеопроцессор 6 принимает последовательность цифровых сигналов N кадра. В течение временного промежутка III происходит формирование двумерного массива цифровых данных N кадра, а в течение временного промежутка IV происходит передача двумерного массива цифровых данных N кадра во второй поток обработки по тактирующему импульсу в момент времени t1 в видеопроцессоре 6 формируется управляющий сигнал, поступающий через микроконтроллер 8 на МФУ 2 для приема N+1 кадра и на управляющий вход мультиплексора 5. С момента времени t1 во втором потоке за временной промежуток V принимается двумерный массив цифровых данных N кадра, за временной промежуток VI происходит цифровая коррекция двумерного массива цифровых данных N кадра, включающая в себя коррекцию пространственной неравномерности чувствительности элементов МФУ 2 и замену дефектных пикселей (неработающих элементов МФУ 2); формирование стандартного цифрового видеокадра; обработка цифрового видеокадра (яркость, контраст, наложение служебной информации) и т.п. В течение временного промежутка VII происходит передача цифрового N видеокадра в третий поток, по тактирующему импульсу в момент времени t2 во втором потоке параллельно начинается прием двумерного массива цифровых данных N+1 кадра, а в первом потоке - прием последовательности цифровых сигналов N+2 кадра. В третьем потоке с момента времени t2 в течение временного промежутка VIII происходит прием N кадра в цифровом видеоформате из второго потока, в течение временного промежутка IX происходит формирование последовательности цифровых данных N видеокадра, в течение временного промежутка X происходит передача последовательности цифровых данных N видеокадра в блок вывода видеосигнала 7. по окончании передачи данных N кадра в блок вывода видеосигнала 7 в момент времени t3 по тактирующему импульсу в третьем потоке начинается прием N+1 кадра из второго потока, а во втором потоке - прием двумерного массива цифровых данных N+2 кадра из первого потока.

Данный режим работы позволяет обеспечить минимальное время задержки данных с момента накопления сигнала на чувствительных элементах МФУ 2 до окончания передачи последовательности цифровых данных видеокадра (откорректированных по неоднородности чувствительности элементов МФУ и с заменой дефектных пикселей) в блок вывода видеосигнала 7, что позволяет повысить быстродействие тепловизионного канала.

Минимальное количество диалоговых устройств позволяет обеспечить минимальный уровень помех.

Тепловизионный канал, содержащий объектив, в фокальной плоскости которого расположено матричное фотоприемное устройство, выходы которого подключены ко входам соответствующих предусилителей, аналого-цифровой преобразователь, мультиплексор, видеопроцессор, первый выход которого подключен к блоку вывода видеосигнала, отличающийся тем, что в него введен микроконтроллер с микропроцессором, управляемый клавиатурой, первый выход которого подключен к управляющему входу матричного фотоприемного устройства, а управляющий выход видеопроцессора подключен к входу микроконтроллера и к управляющему входу мультиплексора, при этом второй выход микроконтроллера подключен к подвижному носителю информации.

РИСУНКИ