close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Цифровые системы управления в устройствах специального назначения..pdf

код для вставкиСкачать
УДК 004.312.24
ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
В УСТРОЙСТВАХ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Юрий Юрьевич Рязанцев
ОАО «ЦКБ«Точприбор», 630049, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 179/2, инженер,
тел (383)225-96-48, e-mail: yuranum@yandex.ru
Рассмотрены вопросы построения систем с датчиками разной физической природы, в
частности с телевизионным и ИК каналом. Решается задача организации управления каналами и обработкой видеосигналов на базе ПЛИС.
Ключевые слова: многоканальные системы наблюдения, управление системами технического зрения, ПЛИС, комплексирование.
DIGITAL CONTROL SYSTEMS
IN SPECIAL PURPOSE DEVICES
Yury Yu. Ryazancev
JSC «CDB«Tochpribor», 630049, Russia, Novosibirsk, D. Kovalchuk, 179/2, Engineer,
tel. (383)225-96-48, e-mail: yuranum@yandex.ru
Some questions about multispectral systems develop is described. The principles of the channel control and image processing by CPLD is presented.
Key words: multispectral observation systems, technical vision control, CPLD, image fusion.
Техническое зрение — это одна из инновационных областей науки, которая постоянно развивается и имеет большие перспективы. Современные многоканальные оптико-электронные системы наблюдения (МСН) имеют в своем составе датчики различной физической природы. Каждый датчик обладает уникальными свойствами и характеристиками и вносит свой вклад в изображение,
которое анализирует человек-оператор комплекса.
Большое распространение получили системы, снабженные тепловизионной (ТПВ) и телевизионной (ТВ) камерами. Пример построения такой системы
приведен на рисунке 1.
Контроллер осуществляет прием сигналов управления, дешифрацию команд и передачи их в электронный блок. Кроме этого в контроллере осуществляется управление включением и выключением прибора, контроль питающих
напряжений и управление исполнительными устройствами.
В электронном блоке (ЭБ) осуществляется формирование управляющих
сигналов, необходимых для работы системы. Кроме того в нем осуществляется
формирование тепловизионного видеосигнала, служебной информации, цифровая обработка и преобразование. Блок через интерфейс принимает управляющие команды от контроллера или через отдельный интерфейс с персональный
189
компьютера (ПК), дешифрирует их и формирует соответствующие команды для
управления режимами работы системы.
Рис. 1. Структурная схема многоканальной системы
Электронный блок может быть реализован на базе цифрового сигнального
процессора (DSP) или программируемой логической интегральной схемы
(ПЛИС) [1].
Функциональная схема электронного блока, построенного на базе ПЛИС,
представлена на рисунке 2.
Видеосигнал с выхода ТПВ канала поступает на вход аналого-цифрового
преобразователя (АЦП), где преобразуется в параллельный цифровой код. Далее осуществляется преобразование и цифровая обработка сигнала. После обработки цифровой видеосигнал преобразуется в аналоговую форму и выводится
на дисплей.
В состав электронного блока входит контроллер, содержащий устройства
необходимые для управления режимами работы, настройки, диагностики системы и связи с внешним оборудованием. Контроллер имеет FLASH-память,
энергонезависимую память, оперативную память и интерфейсные устройства.
Устройства электронного блока обмениваются данными с контроллером по
шине управления.
190
Рис. 2. Функциональная схема электронного блока
Основные функции преобразования и обработки, выполняемые в электронном блоке, следующие:
- Фильтрация шума. Чувствительность прибора в первую очередь зависит
от соотношения сигнал/шум [2]. Для улучшения этого параметра в ЭБ используются пространственный и временной фильтры, а также их комбинация. Каждый из этих фильтров имеют свои достоинства и недостатки.
- Повышение четкости изображения. Согласно [2] суммарная модуляционная передаточная функция (МПФ) прибора, а, следовательно, четкость изображения объектов определяется пятью компонентами: кружков рассеяния оптической системы, геометрией приемника, частотной характеристикой приемника,
характеристикой электронного устройства обработки сигнала и кружком рассеяния на индикаторе. Для компенсации указанных искажений служит устройство апертурой коррекции.
- Автоматическая регулировка контраста. Перепад контрастов очень сильно меняется в зависимости от наблюдаемого изображения. Большие перепады
контрастов затрудняют обнаружение и опознавание объектов.
- Электронное масштабирование изображения. Для приведения ТВ и ТПВ
изображения к единому полю зрения служит устройство электронного масштабирования.
- Формирование служебной информации.
- Устройство комплексирования. Алгоритмическое обеспечение задачи
комплексирования включает нормирование изображений по динамическому
диапазону, пространственному разрешению, геометрическим характеристикам
и их объединение. Выполняется точное совмещение полей зрения и линий визирования, синхронизация и выравнивание видеопотоков ТВ- и ТПВ-каналов, а
затем их попиксельное слияние [3],[4].
- Преобразование телевизионного стандарта.
В большинстве работ, посвященных данной задаче, не учитывается факт
пространственного смещения изображений, обусловленного конструктивными
особенностями МСН, либо рассматриваются частные случаи решения данной
проблемы, например для фиксированного формата камеры. Тем не менее, в некоторых работах задачу комплексирования разбивают на два этапа: привязку,
необходимую для пространственного совмещения изображения, и непосредственно синтез изображений, позволяющий объединить информацию разного
спектра.
В настоящее время не существует единого алгоритма комплексирования
изображений в МСН. В существенной степени это связано с тем, что оценка качества предъявляемых изображений является субъективной и зависит от психофизиологических особенностей оператора, решаемой задачи и условий наблюдения [5].
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Шахнов В.А., Власов А.И., Кузнецов А.С., Поляков Ю.А. Нейрокомпьютеры - архитектура и реализация. МГТУ им. Баумана, 2000г.
192
2. Ллойд Дж. Системы тепловидения.- М.; Мир, 1978.- 414с.
3. Желтов С.Ю., Визильтер Ю.В. Проблемы технического зрения в современных авиационных системах. ИКИ РАН, 16 марта 2010. - с. 11-44.
4. Костяшкин Л. Н., Бабаев С. И., Логинов А. А., Павлов О. В. Технологии систем
улучшенного синтезированного зрения для управления летательными аппаратами. ИКИ
РАН, 16 марта 2010. - с. 45-57.
5. Михеев С.М. Комплексирование изображений разных диапазонов спектра в многоканальных системах наблюдения. МАИ.- Москва, 2011.- 112 с.
© Ю.Ю. Рязанцев, 2013
193
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
8
Размер файла
633 Кб
Теги
специальное, цифровые, система, pdf, управления, назначение, устройства
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа