Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Аналитический обзор принципов совмещения разнодиапазонных изображений 13
1.1 Перспективы тепловизионной диагностики в медицине 13
1.1.1 Сущность медицинского тепловидения 13
1.1.2 Области медицинской тепловизионной диагностики 16
1.2 Принципы совмещения разнодиапазонных изображений 20
1.2.1 Общий подход к решению задачи совмещения изображений 21
1.2.2 Пространство поиска совмещения изображений
1.3 Критерий качества совмещнных изображений 26
1.4 Выводы и постановка задачи на исследование 29
Глава 2 Совмещение изображений от датчиков различных диапазонов частот в информационно-измерительных системах
2.1 Существующие методы смешивания изображений 32
2.2 Предлагаемые методы совмещения и обработки изображений
2.2.1 Анализ результата совмещения и обработка изображений посредством интерполяции нулевого порядка 34
2.2.2 Модель предлагаемого способа совмещения и обработка изображений посредством перекрстной интерполяции
2.2.3 Нахождение оптимальных коэффициентов деления значений пикселов 42
2.2.4 Оценка эффективности предложенного метода смешивания изображений 46
2.3 Определение характеристик предлагаемого способа смешивания изображений 47
2.3.1 Определение передаточной характеристики 47
2.3.2 Оценка возможности МПЗС для обработки изображений 51
2.3.3 Предлагаемый режим работы МПЗС при совмещении изображений 53
2.3.4 Определение импульсной характеристики 55
2.4 Определение коэффициента потери резкости 56
2.5 Наложение видео и ИК изображений в информационно измерительной системе 59
2.5.1 Обоснование необходимости совмещения видео и сегментов ИК изображений в информационно-измерительных системах 59
2.5.2 Наложение сегментированных ИК изображений посредством МПЗС 63
2.6 Выводы по разделу 69
Глава 3 Построение устройств совмещения и обработки изображений на базе МПЗС в информационно-измерительных системах 71
3.1 Построение пространственно-временных интерполяторов 71
3.1.1 Задача пространственно-временной интерполяции 71
3.1.2 Решение задачи пространственного преобразования 73
3.1.3 Методика расстановки исходных строк в кадре при
пространственной интерполяции 76
3.2 Устройство на МПЗС для преобразования стандартов разложения изображений 78
3.3 Устройство на МПЗС для совмещения и обработки изображений 81
3.3.1 Обоснование и структура информационно-измерительной системы совмещения и обработки изображений на МПЗС 83
3.4 Выводы по разделу 87
Глава 4 Экспериментальная оценка эффективности пространственного интерполятора на МПЗС 88
4.1 Исследование макета пространственного интерполятора на МПЗС 88
4.2 Исследование макетов интерполяторов на МПЗС
4.2.1 Исследование импульсной характеристики 89
4.2.2 Исследование частотной характеристики 92
4.2.3 Экспериментальное определение коэффициента потери резкости 93
4.3 Оценка эффективности работы пространственного интерполятора 95
4.3.1 Методика лабораторных испытаний 95
4.3.2 Результаты лабораторных испытаний 98
4.4 Выводы по разделу 103
Основные результаты и выводы 105
Список используемых источников
- Области медицинской тепловизионной диагностики
- Анализ результата совмещения и обработка изображений посредством интерполяции нулевого порядка
- Определение импульсной характеристики
- Исследование импульсной характеристики
Области медицинской тепловизионной диагностики
В современной медицинской диагностике тепловизионное обследование являет собой мощный диагностический метод, который позволяет выявлять такие патологические явления, которые плохо поддаются обнаружению другими способами. Тепловизионное обследование предназначено для выявления на ранних стадиях таких заболеваний как: воспаление и опухоли молочных желез, органов гинекологической сферы, кожи, лимфоузлов, ЛОР-заболеваний, поражения нервов и сосудов конечностей, варикозное расширение вен; воспалительных заболеваний желудочно-кишечного тракта, печени, почек; остеохондроз и опухоли позвоночника. Здесь тепловизионное обследование способно выявлять патологии до рентгенологических проявлений, а в некоторых случаях задолго до появления симптомов заболевания и жалоб больного [8,9,10]. Впервые тепловизионная диагностика в медицинских целях была применена канадским хирургом Лоусоном в 1956 году, когда он применил прибор ночного видения, использовавшегося в военных целях, для раннего выявления раковой опухоли молочных желез. Использование этого метода показало перспективные и обнадживающие результаты. Достоверность выявления рака молочной железы на ранней стадии составила около 60-70%. Кроме того, тепловидение показало высокую экономичность при выявлении групп риска в больших массовых обследованиях. С развитием тепловизионной техники тепловизоры стали использоваться в нейрохирургии, терапии, сосудистой хирургии, рефлексодиагностике и рефлексотерапии [11,12,13,14].
Медицинская диагностика с помощью тепловидения базируется на регистрации распределения зон инфракрасного излучения на поверхности тела пациента. Этот метод формирует визуальную картину, показывающую анатомо-топографические и функциональные изменения в зонах патологий. Посредством медицинского тепловидения достигнута возможность тонко выявлять даже первичные (начальные) фазы воспалительных, а также сосудистых и опухолевых процессов, поскольку в зависимости от того, повышена или понижена температура обследуемой зоны по сравнению со стандартными (физиологически нормальными) очертаниями органа.
Термография – это метод функциональной диагностики, основой которого является регистрация теплового излучения тела человека. Интенсивность излучения пропорциональна температуре поверхности тела. Распределение и интенсивность теплового излучения при отсутствии патологий характеризуются спецификой физиологических процессов, происходящих в организме, как в поверхностных, так и в подповерхностных органах. Различные патологические изменения характеризуются температурной асимметрией и появлением температурного градиента между зонами максимального или минимального излучения, что отражается на термограмме. Такой фактор имеет весьма важное диагностическое значение, что удостоверяется многочисленными клиническими исследованиями.
Распределение температур здорового человека выражено симметрично относительно средней линии тела. При нарушениях симметрии температур возникает основание судить о наличии патологий различного характера, т.е. асимметрия температурных распределений по поверхности тела пациента служит основным критерием тепловизионной диагностики заболеваний. Количественной оценкой термоасимметрии является значение перепада температур. Основными причинами появления асимметрии по температуре является следующее [1]: - генетическая патология сосудов, в том числе сосудистые опухоли; - вегетативные расстройства, обуславливающие нарушение сосудистого тонуса; - циркуляция крови, полученная в результате травмы, тромбоза, эмболии, склероза сосудов; - венозный фактор, обратный кровяной поток при атрофии клапанов вен; - воспаления, опухолевые процессы, формирующие местную интенсивность процессов обмена; - нарушения теплопроводности тканей по причине отеков, увеличения или уменьшения слов подкожной жировой клетчатки. Необходимо отметить, что существует ещ физиологическая термоасимметрия.
Физиологическая термоасимметрия отличается тем, что для нее характерны меньшие перепады температуры для каждой отдельной части кожного покрова человека. На груди, животе и спине этот перепад температуры не превышает 1,0С.
Анализ данных термографии включает фиксацию распределений максимальных и минимальных значений температуры на различных участках и количественную оценку. Под количественной оценкой понимается определение показателей разности температур исследуемого участка по сравнению с симметричной зоной тела, а так же окружающими тканями. Наличие патологического процесса выявляется по одному из трех термографических признаков, а именно – появление аномальных зон гипертермии или гипотермии, нарушение нормального распределения термотопографии рисунка сосудов, а также изменение градиента температуры на исследуемом участке тела пациента. Например, при воспалительных процессах возникает изменение величин распределения температур между очагом поражения и окружающими тканями. При этом диапазон изменений для хронического воспалительного процесса составляет от 0,70С до 1С, при остром – 10С - 1,5С, при гнойно-деструктивном – 1,50С -2С. Помимо изменения распределений температур на термограммах при течении воспалительных процессов регистрируется область гипертермии, которая по форме, размерам и расположению соответствует области наиболее ярко выраженных патологических изменений. Наиболее часто эта зона по структуре неоднородна и имеет умеренную или высокую интенсивность излучения [10].
Медицинская термография – это единственный метод медицинской диагностики, способный сформировать картину тепловых процессов в организме пациента. От эффективности и качества оценки тепловой картины зависит достоверность диагностики многих заболеваний. Термография позволяет выявить на ранней, доклинической стадии, патологические и функциональные нарушения внутренних органов. Области применения термографических обследований в медицинской диагностике следующие [1.14,15]: Болезни внутренних органов – атеросклероз, диабетическая ангиопатия, болезнь Рейно, миокардит, эндартериит сосудов конечностей, гепатиты, бронхит, нарушения вегетативной регуляции и др. Урология – воспаления почек, а так же мочевого пузыря и др. Травматология - ортопедия – воспалительные заболевания крупных суставов различной этиологии, нейропатия периферических нервов, остеохондроз, остеомиелит, сколиоз позвоночника и др. Онкология – виды различных опухолей, хирургия пластики, приживление при пересадках кожи. Акушерство и гинекология – злокачественные и доброкачественные опухоли, киста молочных желез, мастит, диагностика беременности. Оториноларингология – паралич и повреждения лицевых нервов, ринит, воспалительные процессы пазух носа. Фармакология – формирование данных о действии противовоспалительных и сосудорасширяющих препаратов.
В итоге, посредством тепловизионной техники можно с большой степенью достоверности фиксировать тепловые аномалии и анализировать извлечнную информацию, формируя качественную характеристику. Например, при наблюдении теплового излучения фиксируется локализация, размеры, формы и характер границ, структура аномального очага. Это получен качественный анализ тепловой картины. При измерении температуры анализируется степень фаза аномального процесса, какова его интенсивность, разделяется характер изменений. Так формируется количественный анализ тепловой информации.
Анализ результата совмещения и обработка изображений посредством интерполяции нулевого порядка
Суть метода нахождения оптимальных коэффициентов заключается в следующем. По условию задачи сумма всех трех коэффициентов должна равняться единице, причем два коэффициента из трех должны быть равны. С помощью цикла перебираются различные значения коэффициентов, начиная с 0 до 0.49 с шагом равным 0.01. На основании данных коэффициентов происходит процесс совмещения изображений, в результате которого получаем 50 различных снимков. Для каждого из 50 снимков считается суммарная яркость. Яркость изображения можно выразить как среднюю яркость всех пикселей. Яркость пикселя вычисляется по формуле:
По значениям яркостей исходных изображений с различными коэффициентами совмещения строится график зависимости, на основании которого выбирается максимальное значение яркости результирующего изображения (рисунок 2.6).
Полученные значения оптимальных коэффициентов по критерию максимальной яркости Исходные значения яркостей известны, оптимальные конечные значения найдены методом перебора с помощью программы, написанной в среде LabView. По известным конечным яркостям находим коэффициенты. Таким образом, a = 0.46, b= 0.27, c = 0.27, причем, эти коэффициенты являются оптимальными для данных исходных изображений.
Для упрощения расчтов примем полученные коэффициенты деления в значениях: a = 0,5, b = 0,25 и с = 0,25. Разница в предложенных и полученных коэффициентах деления составляет единицы процентов, что не повлечт за собой принципиальных расхождений в расчтах, но при этом коэффициенты b и с, каждый в отдельности, составляют ровно половину значения от коэффициента а.
Рисунок 2.10 Пример совмещения изображений а) изображение после построчной записи пикселей, б) итоговое изображение Благодаря предложенному способу информативность конечного изображения по отношению к исходному повышается. Действительно, в тепловом изображении (рисунок 2.9 б) чтко просматриваются тепловые блики слева от нагретого чайника. Но на каком предмете эти блики расположены – об этом никакой информации нет на данном изображении. С другой стороны, на видео изображении нет данных о тепловом поле в общем, и об этих бликах в частности. Но после совмещения исходных изображений локализация бликов на предметах определяется. Мешающим фактором для восприятия изображения является появившаяся строчная структура, которая устраняется посредством предлагаемой обработки.
Повышение информативности изображений достигается посредством попеременной записи строк ТВ и ИК изображений в общее изображение с дальнейшим делением пикселей на три части и междустрочным обменом этих частей для пикселей одного номера в строках. В общем изображении количество пикселей определяется как: nk+ nt = 2nkt, (2.14) где nk – количество строк кадра инфракрасного изображения, nt – количество строк кадра телевизионного изображения, а 2nkt – число строк кадра общего изображения.
При этом в результате формирования информативность после совмещения двух изображений в одно увеличилась в два раза относительно исходных изображений, что подтверждается формулой 2.14.
В процессе междустрочной интерполяции, в результате которой каждый пиксель полученного изображения будет представлять собой половину своего пикселя и четверти соседних, информативность пикселя увеличивается в три раза. пособ увеличивает информативность относительно исходных изображений в шесть раз.
Итак, предложен и смоделирован метод совмещения изображений, полученных от разнодиапазонных датчиков. Метод позволяет сохранить преимущества телевизионных и тепловизионных систем и увеличивает информативность сформированного изображения относительно исходных изображений в шесть раз.
Применительно к рассматриваемому случаю, т.е. пространственному преобразованию изображений, в полученном выражении 2.21 временной параметр Т будет соответствовать шагу дискретизации ду по пространству. Этот шаг есть не что иное, как пространственный интервал между пикселами. Следовательно, для пространственного случая: 2 (2.23) В случае, если процедура обмена частями соседних выборок изображения больше, чем одна, иными словами n процедур при n больше единицы, то передаточная функция примет следующий вид: (2.24)
При этом если n—, то коэффициент прямоугольности передаточной характеристики устремится к нулю. Это значит, что в спектре сигнала изображения будет выделена только постоянная составляющая изображения, т.е. фоновая составляющая.
Применительно к единичной процедуре режима обмена частями соседних пикселов совмещнных изображений, т.е. по выражению 2.23 передаточная характеристика в интервале от 0 до - будет иметь графическую зависимость, представленную на рисунке 2.11.
Графическая передаточная характеристика фильтра-интеполятора Коэффициент прямоугольности полученной характеристики составил КП = 0,45.
Полученные значения коэффициентов прямоугольности согласуются с данными, приведнными в [39,40] для прямоугольной и треугольной интерполяций.
Из сопоставления значений коэффициента прямоугольности для обеих полученных передаточных характеристиках видно, что для второго случая коэффициент прямоугольности характеристики значительно больше. Значит, в этом случае характеристика фильтра-интерполятора значительно ближе к идеальной (прямоугольной) форме. Исходя из этого, режим обработки совмещнных изображений при делении пикселей на три части в предлагаемой пропорции более предпочтителен.
Существование современной прикладной радиоэлектроники немыслимо без использования таких специфичных устройств как приборы с зарядовой связью. Наиболее широко распространены в настоящее время матричные приборы с зарядовой связью (МПЗС). Широкое их распространение обусловлено широкими возможностями и большими в связи с этим перспективами развития как в плане увеличения параметров, так и в плане расширения возможностей.
Основное применение МПЗС в настоящее время относится к сфере формирования изображений различных спектральных диапазонов, т.е. использование их в качестве фотоприемников. Помимо оптического восприятия информации, они так же способны воспринимать посредством электрического ввода информацию любого рода, существующую в виде электрических сигналов. Помимо этого они способны эту информацию сохранять, обрабатывать и выводить в виде опять же электрических сигналов.
Определение импульсной характеристики
Выражение, полученное для амплитудно-частотной характеристики режима при обмене выборками инфракрасного и видео изображений соответствует амплитудно-частотной характеристике одномерного фильтра нижних частот. По своей процедуре указанный обмен соответствует процедуре пространственной интерполяции по одной координате. Известно, что для реализации процедуры интерполяции восстанавливающий фильтр должен иметь амплитудно-частотную характеристику фильтра нижних частот [34].
Поскольку амплитудно-частотной характеристики фильтра не может иметь идеально прямоугольную форму, т.е. коэффициент прямоугольности всегда меньше единицы, то при реализации процедуры интерполяции неизбежно снижение резкости сформированного изображения относительно исходного изображения за счт подавления верхних гармонических составляющих амплитудно-частотного спектра.
Для количественной оценки потери резкости КР интерполированного изображения, вызванного не идеальностью восстанавливающего фильтра, необходимо оценить энергию спектральных составляющих исходного изображения ЕИ, энергию спектральных составляющих обработанного изображения ЕО, как в том, так и в другом случае лежащих в найквистовском диапазоне частот [39,40].
Рисунок 2.16 Кривая зависимости коэффициента потери резкости от количества инверсий фазных состояний МПЗС Полученная зависимость показывает, что при n, превышающем число 20, коэффициент потери резкости изображения стремится к единице. Это значит, что изображение сглажено до уровня постоянной составляющей, т.е. фоновой составляющей сформированного изображения. Небезынтересным при совмещении изображений будет являться процедура наложения сегментовинфракрасного изображения на видеоизображение того же объекта. Например, это будет очень полезно с точки зрения повышения информативности при поиске пострадавших людей в завалах различного рода при катастрофах, дистанционного осмотра образованных полостей, определения состояния пострадавших путем их осмотра и беседы с ними, обследования обрушенной конструкции для выбора оптимальной технологии ее разбора [118].
Рациональность такого комплексирования обусловлена следующими соображениями. Существенные сложности при анализе изображений в оптическом диапазоне представляют низкая различимость объектов в условиях атмосферных осадков, тумана, задымлнности и пылевых заслонах. Поэтому телевизионная система поиска не способна эффективно обнаруживать пострадавших в условиях задымлнности или запыленности полости завала, а также в случае, если пострадавший находится под слоем пыли или обломков обрушенной конструкции [118]. В то же время изображения в инфракрасном (ИК) диапазоне обладают свойством выделять объекты с достаточной различимостью в этих же условиях [118]. Это наглядно иллюстрируется на рисунке 2.17, где представлены изображения одного и того же объекта, а именно фигура человека за кустарником в видимом и инфракрасном диапазонах. Таким образом, добавленная тепловизионная система существенно повысит информативность обследуемого пространства, а использование в системе поиска телевизионной камеры обеспечит при первичном осмотре привычность восприятия визуальной информации [118].
Для этого сигнал ИК изображения будет поступать в узел автоматической обработки, находящийся в блоке монитора. Задачей этого узла является обнаружение заданного уровня теплового контраста на общем тепловом фоне и выделение контрастирующих сегментов. Далее эти сегменты формируются в отдельное ИК изображение, которое накладывается на видео изображение в виде, например, пульсирующего яркостного пятна на соответствующем фрагменте последнего, что свидетельствует о возможном присутствии пострадавшего.
Для наглядности модели выделения теплового контраста на рисунке 2.18 показано ИК изображение человека с явно выраженным тепловым контрастом на сравнительно равномерном температурном фоне.
Модель выделения теплового контраста в ИК изображении на общем тепловом фоне представлена на рисунке 2.19.
Предлагается решение этой задачи на матричных приборах с зарядовой связью (МПЗС). Узел обработки на базе МПЗС в виде малогабаритного субблока встраивается в существующий монитор поисковой системы. Более того, выбор элементной базы МПЗС обусловлен так же следующим – современные мобильные малогабаритные тепловизионные системы в свом большинстве имеют отличные от телевизионного стандарты разложения изображений [120]. Тогда при выводе на общий монитор системы поиска видео и тепловизионного изображений возникает задача совмещения стандартов развртки этих изображений по частоте смены кадров и количеству строк в кадре.
Задача преобразования стандартов разложения изображений будет решаться на тех же задействованных в узле обработки МПЗС и обеспечит реализацию пространственно-временной интерполяции изображений [119]. Разработанная методика позволяет преобразовывать стандарты развртки исходных изображений по частоте смены кадров и количеству строк в кадре при малых аппаратурных и энергетических затратах в реальном масштабе времени.
Структурная схема устройства на базе МПЗС, реализующего операцию выделения сегментов контрастирующих фрагментов по отношению к тепловому фону ИК изображения приведена на рисунке 2.20.
Количество инверсий фазных состояний должно быть не менее 20, как это показано в подразделе 2.4. Далее оба кадра одновременно поступают на вычитающее устройство для выделения сегментов температурного контраста. В пороговом устройстве задатся порог температурного контраста, значение которого определяется датчиком температуры. Датчик температуры формирует на свом выходе напряжение постоянного тока, пропорциональное заданной температурной разницы. Указанная температурная разность (температурный порог) определяется по базе данных (рисунок 2.21). Измеряющим элементом информационно измерительной системы является компаратор. При превышении заданного порога на выходе компаратора формируется разрешающее напряжение, посредством которого отпирается аналоговый ключ. Тогда сигнал изображения теплового сегмента через аналоговый ключ поступает на первый вход аналогового сумматора, на второй вход которого поступает сигнал кадра видео изображения. Далее кадр обобщенного изображения записывается в МПЗС3. Если температура фона превышает температуру сегмента, то вводится инверсный режим работы описанной системы обработки, для чего входной сигнал должен поступать на вход инвертирующего усилителя.
Исследование импульсной характеристики
Принцип работы устройства сводится к следующему: исходный сигнал изображения поступает на вход устройства, а именно в блок памяти 2, состоящий из k матричных приборов с зарядовой связью (МПЗС), и селектор синхроимпульсов 1. Сигнал исходного изображения одновременно и параллельно записывается во все МПЗС блока памяти 2, в которых будет храниться в течение времени, соответствующему длительности одного кадра. При поступлении сигнала на вход устройства с выхода селектора синхроимпульсов 1 начинает сниматься смесь кадровых и строчных синхроимпульсов, которая поступает на вход блока 6 выделения кадровых синхроимпульсов, который в свою очередь запускает блок 4 управления записью, и вход генератора 10 импульсов записи. С выхода блока 4 управления записью снимаются управляющие импульсы, за счет которых кадр изображения вводится в МПЗС блока памяти 2. По окончании ввода с выхода блока 4 управления записью снимается импульс, запускающий работу блока 7 расширителя импульсов. Расширитель импульсов 7 формирует прямоугольный видеоимпульс напряжения длительностью, равной длительности n входных кадров, благодаря чему разрешается работа блока 8 формирования синхроимпульсов. По фронту указанного импульса управления блок 8 формирования синхроимпульсов формирует первый выходной кадровый синхроимпульс, который с первого выхода этого блока поступает на первый вход смесителя 9 импульсов и первый вход блока 5 управления считыванием.
Также по окончании ввода кадра изображения в МПЗС блока памяти 2, для формирования новых строк изображения в кадре, с выхода селектора синхроимпульсов 1 кадровый синхроимпульс подается на формирователь импульсов 13, который представляет собой ждущий мультивибратор. Формирователь импульсов 13 срабатывает по началу кадрового синхроимпульса и формирует импульс напряжения U прямоугольной формы, длительность которого соответствует длительности кадрового синхроимпульса. С выхода формирователя импульсов 13 прямоугольный импульс напряжения поступает на дифференцирующую цепь 14, с выхода которой снимаются два остроконечных импульса разной полярности, соответствующие по времени фронту и срезу кадрового синхроимпульса. Импульсом, который совпадает по времени со срезом кадрового синхроимпульса, запускается генератор 15 пачек импульсов, который формирует пачку импульсов прямоугольной формы. Количество импульсов в пачке определяется числом необходимых инверсий фазных состояний МПЗС. С выхода генератора 15 пачек импульсов импульсы поступают на второй вход логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а на его первый вход воздействует сигнал с блока 5. По действию каждого импульса в пачке меняется состояние выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, чем производится инверсия фазных состояний МПЗС в блоке памяти 2.
Считывание сформированных новых кадров изображения организуется за счет генератора 11 импульсов считывания и блока 5 управления считыванием. Запуск генератора 11 импульсов считывания производится по импульсу, снимаемому со смесителя импульсов 9. С выхода блока памяти 2 сформированные кадры изображения поступают на вход усилителя 3, на другой вход которого подается синхроимпульс с выхода смесителя импульсов 9. С выхода усилителя 3 снимается полный телевизионный сигнал в новом стандарте разложения по кадрам и строкам.
Предлагаемое устройство реализует пространственно-временную интерполяцию сигнала изображения за счет расширения функциональных возможностей, а именно добавления пространственного интерполятора посредством введения логического элемента 12, блока 13 формирования импульсов, дифференцирующей цепи 14 и генератора 15 пачек импульсов. Улучшается качество выходного сигнала изображения. Реализацию совмещения разнодиапазонных изображений и перекрестную интерполяцию в них предлагается организовать на современной элементной базе, а именно с помощью матричных приборов с зарядовой связью (МПЗС). МПЗС позволяют запоминать кадры изображения и обрабатывать их в реальных масштабах времени. При этом массогабаритные показатели устройства будут достаточно малы, и это устройство может содержаться непосредственно в виде отдельного субблока в мониторе или в самом устройстве сопряженных видео и ИК камер.
На рисунке 3.8 представлена структурная схема узла совмещения и обработки двух изображений на базе МПЗС. Здесь задействованы три МПЗС, которые управляются от блока управления (БУ). Сам блок управления синхронизируется синхроимпульсами от любого из сигналов изображения.
Синхроимпульсы выделяются в селекторе синхроимпульсов (ССИ) и подаются на блок управления в виде кадровых синхроимпульсов и строчных синхроимпульсов. Принцип работы сводится к следующему: оба кадра изображения, то есть кадры инфракрасного и телевизионного изображения, которые обладают одинаковыми параметрами, одновременно записываются в секции накопления соответствующих МПЗС1 и МПЗС2. Далее они переводятся в секцию памяти и оттуда считываются с удвоенной скоростью через нижний регистр. Удвоенная скорость считывания необходима для того, чтобы следующий кадр, вводимый в МПЗС, не наползал на предыдущий до полного его считывания. Считывание строк производится попеременно с обоих ПЗС, то есть, например, сначала считывается первая строка инфракрасного изображения и через устройство сопряжения записывается в МПЗС3. Следующая считывается первая строка телевизионного изображения и также записывается через устройство сопряжения в МПЗС3. С каждой записью строк в МПЗС3 происходит смещение кадра вниз на одну строку. Таким образом, по окончании вывода обоих кадров из МПЗС1 и МПЗС2 в МПЗС3 записан чересстрочно совмещенный кадр телевизионного и инфракрасного изображения. По окончании записи реализуется процедура перекрестной интерполяции за счет двойной инверсии фазных состояний в МПЗС.
Похожие диссертации на Совмещение и обработка оптических и инфракрасных изображений в информационно-измерительных системах на базе матричных приборов с зарядовой связью
