ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ ПРИБОР

Полезная модель относится к области тепловидения и может быть использована в тепловизионных приборах на матричных фотоприемниках, предназначенных для наблюдения исследуемых объектов.
Известен тепловизионный прибор (Волков В.Г., Ковалев А.В., Федчишин В.Г. Тепловизионные приборы нового поколения./Специальная техника, 2001, №6, с.16-21), содержащий защитное стекло и объектив, в фокальной плоскости которого расположен матричный фотоприемник (МФП), выходы которого через усилители подключены к соответствующим входам аналогового мультиплексора, в котором выход соединен с последовательно включенными аналоговым корректором дефектных элементов МФП и видеопроцессором осуществляющим формирование изображения с микропроцессорной обработкой видеосигнала, выход которого подключен к блоку вывода видеосигнала, а также тактовый генератор (блок управления МФП), выходы которого подключены к управляющим входам МФП, аналогового корректора неоднородности чувствительности элементов МФП, аналого-цифрового преобразователя и корректора дефектных элементов МФП.
Недостатками данного устройства являются длительное время обработки сигналов с МФП, связанное с последовательным проведением операций аналоговой и цифровой коррекции неоднородности чувствительности элементов, коррекции дефектных элементов МФП и передачи цифровых данных в видеопроцессор, а также с необходимостью формирования цифрового сигнала для ЦАП аналогового корректора неоднородности чувствительности элементов МФП, и высокий уровень помех, вызываемых наличием аналогового корректора неоднородностей чувствительности элементов МФП, поскольку одним из его обязательных элементов является цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).
За прототип принят тепловизионный прибор (патент РФ на полезную модель, №79002, кл. H04N 5/33, 2008), содержащий защитное стекло и объектив, в фокальной плоскости которого расположен матричный фотоприемник, выходы которого подключены к последовательно соединенным усилителю и аналого-цифровому преобразователю, видеопроцессор, блок вывода видеосигнала и блок управления.
Недостатком данного прибора является недостаточно высокая точности и быстродействия прибора.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение точности и быстродействия прибора.
Поставленная задача решается тем, что в тепловизионном приборе, содержащим защитное стекло и объектив, в фокальной плоскости которого расположен матричный фотоприемник, выходы которого подключены к последовательно соединенным усилителю и аналого-цифровому преобразователю, видеопроцессор, блок вывода видеосигнала и блок управления, в отличие от прототипа введен микроконтроллер, содержащий коммутатор и микропроцессор, при этом входы микроконтроллера соединены электрически с выходами аналого-цифрового преобразователя, выходы микроконтроллера соединены со входами видеопроцессора и блока управления матричным фотоприемником, один из выходов видеопроцессора соединен со входом микроконтроллера, а другой его выход соединен со входом блока вывода видеосигнала.
На фиг. 1 представлена блок-схема заявляемого тепловизионного прибора.
Тепловизионный прибор содержит защитное стекло 1 и объектив 2, в фокальной плоскости которого расположен матричный фотоприемник (МФП) 3, выходы которого подключены к последовательно соединенным усилителю 4 и аналого-цифровому преобразователю(АЦП) 5. Выходы АЦП 5 подключены к соответствующим входам микроконтроллера 6. Выходы микроконтроллера 6 соединены со входами видеопроцессора 7 и блока управления матричным фотоприемником 9, один из выходов видеопроцессора 7 соединен со входом микроконтроллера 6, а другой его выход соединен со входом блока вывода видеосигнала 8.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
o
1
1
2
2
3
Излучение наблюдаемого объекта с помощью объектива 2 фокусируется на чувствительные элементы МФП 3. Предварительно в видеопроцессоре 7 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 8. В каждом потоке прием, или обработка, или передача данных каждого кадра осуществляется за временной промежуток Δt=1/v. В момент времени t тактирующий управляющий импульс с управляющего выхода видеопроцессора 7 поступает на блок управления матричным фотоприемником 9 МФП 3 и на управляющий вход микроконтроллера 6. В течение временного промежутка I, излучение наблюдаемого объекта накапливается на чувствительных элементах МФП 3, затем, в течение временного промежутка II электрические сигналы с МФП 3 через усилитель 4 и АЦП 5, поступают в микроконтроллер 6, с выхода которого видеопроцессор 7 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 t в видеопроцессоре 7 формируется управляющий сигнал, поступающий через блок управления матричным фотоприемником 9 на МФП 3 для приема N+1 кадра и на управляющий вход микроконтроллера 6. С момента времени t 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 МФП 3 и замену дефектных пикселей (неработающих элементов МФП 3); 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 t 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 t 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 8. По окончании передачи данных N кадра в блок вывода видеосигнала 8 в момент времени t 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 МФП 3 до окончания передачи последовательности цифровых данных видеокадра (откорректированных по неоднородности чувствительности элементов МФП и с заменой дефектных пикселей) в блок вывода видеосигнала 8, что позволяет повысить быстродействие тепловизионного прибора.
Минимальное количество аналоговых устройств позволяет обеспечить минимальный уровень помех.
Таким образом, предлагаемый тепловизионный прибор отличается от аналогичных тепловизионных приборов более высокой точностью и быстродействием операций.