Воротников С.А. - Информационные устройства робототехнических систем (960722), страница 53
Текст из файла (страница 53)
В России принят стандарт БЕСАМ О/К (буква В обозначает диапазон метровых волн, буква К вЂ” дециметровых), во Франции — БЕСАМ Е/1., Германии — РА1. -В/б, Великобритании — РА1. Л/1, Китае — РА1. 1.г/К, в США, Японии и Тайване — ИТБС М/М. В системе БЕСАМ 1.г/К, принятой в России, сигнал яркости занимает всю полосу частот (около 6 МГц). Информация о цвете передается внутри этого спектра путем введения в него поднесущих частот, частотно-модулированных цветоразностными сигналами (см. рис, 6.9).
Поднесущис частоты /ор = 4,4О6 МГц и /ов = 4,25 МГц, на которых передаются цветоразностные сигналы Ер у и 88 к, расположены внутри полосы сигнала яркости, т. е; внутри спектра черно-белого сигнала. (Возможность такого уплотнения спектра обусловлена его дискретностью.) Рис. б.9. Спектр низкочастотного телевизионного сигнала к системе БЕСАМ: / — нижняя.'боковая ггоггоса; 2 — верхняя боковая полоса; 3, 4 — спектры цветоразиостиых сиггего и красного сигналов; 5 — спектр звукового сигггала ( /о„— иссугиая частота сигггагга яркости; /о~ — нссупгая частота звуковОГО сиг'ггала) 6.3. Дахнчикн ххзображения Качество видеосигнала в современных СТЗ непрерывно совершенствуют.
Разработки ведуг в направлснии расширения полосы передаваемых частот, .увеличения амплитуды видеосигнала, а также применения цифровых методов коррекции. 6.3. Датчики изображении 6.3.1. Юбщие сведения В настоящее время промышленно выпускают датчики изображения для 6 самых разных целей (производственных, медицинских, военных и др.). Независимо от назначения и принципа действия все они содержат оптоэлектронный преобразователь, служащий для преобразования сфокусированного оптического изображения в электрический видеосигнал. Это изображение формируется в ЧЗ преобразователя, когорый изменяст свое состояние под действием излучения объекта.
Если излучение лежит в диапазоне длин волн Х= 0,38...0,78 мкм (видимый свсг), датчик относится к классу видеокамер, если в диапазоне 0,78...1000 мкм — к классу ихелевизиоииьхх инфракрасных каххер. Ьольшинство материалов непрозрачны в этих диапазонах спектра, однако пропускают СВЧ излучение. Данную особенность используют при разработке преобразователей, функционирующих в диапазоне длин волн 2 мкм ... 1ОО мм. Так, для тепловизоров характерно применение излучения среднего инфракрасного диапазона (Х = 2...10 мкм)„для которого многие материалы слабопрозрачны, Это позволяет исследовать тепловое излучение объектов как живой, так и неживой природы.
Системы глубокого проникания, работающие в диапазоне СВЧ (Х = 1...100 мм), позволяют непосредственно изучать тепловой режим органов тела. Изменением рабочсго диапазона длин волн можно регулировать глубину зондирования от 1...2 мм при Х = ) мм до 200...300 мм при Х = 100 мм.
При дальнейшем увеличении длины волны разрешающая способность сисгемы падает. Датчики изображения подразделяют по трем основным признакам: 1) по размерности — точечныс (фотоэлементы), одномерные (линейки) и двумерные (матрицы); 2) по способу преобразования светового сигнала — вакуумные (видикопы, диссекторы и др,) и твердотельные (датчики на основе приборов с зарядовой связью и фотодиодов); 3) по рабочему диапазону длин воли — датчики, работающие в диапазоне видимых волн, инфракрасные (в том числе тепловые) и специальныс. Датчик изображения состоит из большого числа связанных между собой оптических преобразователей, образующих чувствительную поверхность, на когорую проецируется изображение предмета.
Каждый преобразователь, называемый элементом разложения, или пикселем, формирует сигнал, пропорциональный яркости спроецированной на него части предмета. Размер :,,:,.;-' пикселя зависит от принципа преобразования, материала чувствигельной !;., поверхности и др, Получение информации с каждого элемента разложения осуществляется в соответствии с некоторым выбранным порядком, назы- 263 6.
СНСРпечы п7ехпическОГО з~ыиия ваемым развсрткой изображения. Различают последовательную (анализируются сигналы с пиксслей, расположенных на одной строке), параллельную (сигналы снимаются со всех с грок разложения) и специальную развертки. Совокупность всех строк разложения образуез кадр. В настоящее время ведутся поиски новых принципов развертки изображения. Так, в одной из лабораторий США создан датчик изображения нового типа — виртуальный глазной дисплей ЧК0 (Чи~иа1 Ке11па! В)зр1ау), Это устройство, имеющее вид очков с угловым полем каждого 120, содержит три миниатюрных лазера, действующих в красной, зеленой и синей областях спектра. Развертка изображения осущсствлястся прямо на сетчатку глаза.
Основными характеристиками датчиков изображения являются: разрешающая способность (аиертуриая харак'геристика), чувствительность и спектральная характеристика, Разрешающая способность (разрешеиие) характеризует свойство датчика изображения (телекамеры) к воспроизведению мелких деталей. Она показывает, насколько четким иолучаегся изображение обьекта, и зависит от числа строк разложения и типа 1слскамсры. Различают два вида разрешения: разрешение по вертикали и разрешение ио горизонтали.
Разрешение по вертикали г, определяется числом горизонтальных полос — телевизионных линий, которое можно зафиксировать телекамерой и воспроизвести иа экране монитора. Теоретически максимальное значение г„„,.„„ограничивается чис-лом строк разложения. На самом деле значение г.„несколько меньше и на практике для его вычисления используют поправочиый коэффициент Келла, равный 0,7. Поэтому, например, в системе РЛ1. ~„не превьииает 400 твл. Разрешение по горизонтали с;. определяется числом вертикальных полос, которое можно зафиксировать телекамерой и воспроизвести иа экране монитора. Учитывая, что в телевизионном стандарте формат кадра К = = 413, обычно г.„< 530 твл. Именно эго значение и указывают в качестве разрешающей способности г, При аттестации цветных телекамер, а также телекамер высокого разрешения (к > 700) используют тестовыс таблицы, составленные отдельно для черно-белого и цветного изображения.
Иапримср, тестовая испытательная таблица ИТМ-05-98 предназначена для визуальной оценки хроматического разрешения по горизонп~ли и вертикали на соогветствие международным нормам и отечественным стандартам. Она позволясг анализировать аналоговое изображение в системах РЛ1., ЯЕСЛМ, ИТКС, а также цифровые изображения. Разрешающая способность зависит от освещенности рабочсй сцены и понижается с умеиыиеиием последней иижс определенного уровня (рис. б.10). Как уже отмечалось, разрешающая способность глаза (острота зрения) весьма высока и существенно зависит от длины волны излучения.
Напри-: мер, в области максимальной чувствительиосги глаз различает более 600:::,:;; о.пенков серого при остроте зрения около 1', Что касается хроматической "':~ 2б4 "я б.3. Датчики изображеиия разрешающей способности, то она значительно ниже. Например, для полос красно-зеленых тонов ана в 2,5 раза, а для сине-зеленых — в 5 раз хуже, чем для черна-белых.. 550 500 450 400 Рис. 6. !О. Зависимость разрешающей способности телекамеры от освещенности: 1 — твердотельная телекамера; 2 — - видиков; 3 — лиссектор Для бьггового телевизионного вещания удовлетворительное изображение получается при 120...150 твл для крупных планов и 250...300 твл для мелких. Для кинескопов последних моделей эти значения выше, причем они существешю отличаются для черно-белого и цветного изображения. Так, для кинескопа марки 54СТЧ6701-5 разрешение при передаче черно-белого изображения составляет 420 твл, а при передаче цветного изображения— всего 60 твл.
Чувствительность 5 телекамеры характеризуется минимальной освещенностью рабочей сцены 5„„в, при которой обеспечивается задацная разрещающая способность. Допустимый диапазон изменения освещенности для телекамеры высокого класса должен составлять 2 — 3 порядка. Ниже привелены типовые значения освещенности рабочей сцены в зависимости ат условий съемки, лк: Солиечпый день, полдень .............................. > 70 ООО Рабочее помещение .......................,................. ! ООО Сумерки.....,........,........,......,...,...................,....
4 Ясная ночь, полная луна ...,...,....,.......,.........,.. 0,2 Ночь, луна в облаках .....,.....................,......,.... 0,007 Безлунная ночь............:.............,.................,... < 0,0005 Отечественным стандартом установлено, что ток видеосигнала не дол'::- жен быть меньше 0,1 мкЛ при освещенности 1 лк (рис.
6.11). Телекамеры с ",:-::::- высокой чувствительностью, называемые ночными, работают при освещенности рабочей сцены 0,00004...0„005 лк. Для цвсгных телекамер характерна существенно меньшая (в 5...10 раз) ';.,' чувствительность по сравнению с черно-белыми. В профессиональных 265 6. Систел~ы уаехничеекого зрения цветных телекамерах иногда отдсльпо указывают цветовую чувствительность, определяемую как отношение изменения компоненты сигнала цвет- ности к изменению длины волны излучения, У человека эта характеристика весьма высока, например, в сине-зеленой части спектра глаз фиксирует.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
