У статті запропоновано метод корекції міжрядкових проміжків в тривимірному дисплеї на основі зворотно-поступального руху світловипромінюючих матриць, які формують розгортку тривимірного зображення і забезпечує високу якість зображення.

Анотація наукової статті за медичними технологіями, автор наукової роботи - Кошелев А.Г., Чистилин Д.А., Родіонов Д.В.


CORRECTION OF INTERSTRUCTIONAL INTERMEDIATES IN THREE-DIMENSIONAL DISPLAY WITH RETURN-ACTIVE MOVEMENT LIGHT-EMITTING MATRIX

The article proposes a method for correcting the line spacing in a three-dimensional display on the basis of the reciprocal motion of light-emitting matrices that form a scanning of a three-dimensional image and ensures a high quality of the image.


Область наук:
  • Медичні технології
  • Рік видавництва діє до: 2017
    Журнал
    Повітряно-космічні сили. Теорія та практика
    Наукова стаття на тему 'Корекція міжрядкової проміжком в ТРИВИМІРНОМУ дисплеї З зворотньо-поступальні рухи світловипромінюючих матриць'

    Текст наукової роботи на тему «Корекція міжрядкової проміжком в ТРИВИМІРНОМУ дисплеї З зворотньо-поступальні рухи світловипромінюючих матриць»

    ?УДК 778.534.19 ДРНТІ 06.81.23

    Корекція міжрядкової проміжком в ТРИВИМІРНОМУ дисплеї З зворотно-поступальний рух світловипромінюючих матриць

    А.Г. КОШЕЛЄВ, кандидат технічних наук

    ВУНЦВВС «ВВА імені професора Н.Є. Жуковського і Ю.А. Гагаріна »(м Воронеж) Д.А. Чистіліна, кандидат технічних наук

    ВУНЦ ВВС «ВВА імені професора Н.Є. Жуковського і Ю.А. Гагаріна »(м Воронеж)

    Д.В. РОДІОНОВ

    ВУНЦ ВВС «ВВА імені професора Н.Є. Жуковського і Ю.А. Гагаріна »(м Воронеж)

    У статті запропоновано метод корекції міжрядкових проміжків в тривимірному дисплеї на основі зворотно-поступального руху світловипромінюючих матриць, які формують розгортку тривимірного зображення і забезпечує високу якість зображення.

    Ключові слова: тривимірне зображення; дисплей; кадрова розгортка; світлодіодна матриця; коректор міжрядкових проміжків.

    CORRECTION OF INTERSTRUCTIONAL INTERMEDIATES IN THREE-DIMENSIONAL DISPLAY WITH RETURN-ACTIVE MOVEMENT LIGHT-EMITTING MATRIX

    А.G. KOSHELEV, Candidate of technical sciences

    MESC AF "N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy" (Voronezh) D.А. CHISTILIN, Candidate of technical sciences

    MESC AF "N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy" (Voronezh)

    D.V. RODIONOV

    MESC AF "N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy" (Voronezh)

    The article proposes a method for correcting the line spacing in a three-dimensional display on the basis of the reciprocal motion of light-emitting matrices that form a scanning of a three-dimensional image and ensures a high quality of the image.

    Keywords: 3D image, display, frame sweep, LED matrix, corrector of line spacing.

    Вступ. Протягом багатьох десятиліть ведуться дослідження, спрямовані на створення тривимірного дисплея, що дозволяє відтворювати в режимі реального часу об'ємне зображення сцен і об'єктів з високою роздільною здатністю, як із зовнішньої конфігурації, так і переглядати його внутрішні шари і їх фрагменти.

    Реалізація подібного пристрою значно підвищить ступінь достовірності сприйняття людиною відтворюється відеоінформації в широкому спектрі його діяльності. Перш за все це стосується вирішення завдань в науці і техніці, де бажана або необхідна візуалізація внутрішньої просторової структури об'єкта і заднього (бічного) плану, а також: в медицині (перш за все, в томографії) і біології, в аеро та космічної навігації, в геофізики , сейсмології і розвідці природних ресур-

    сов, в атмосферних і океанічних досліджень, в комп'ютерному конструюванні і моделюванні, в професійній техніці симуляції (тренажери наземних і літальних апаратів), в охоронних, інспекційних та інших напрямків.

    Методи дослідження. В даний час, найпоширенішим рішенням по створенню тривимірного дисплея є «пошарове» відтворення тривимірного образу [1, 2]. У дисплеї даного типу просторове розташування кожної можливо розв'язати точки (просторового відліку) висунутого образу відповідає (у вибраному масштабі) просторовому розташуванню відповідної можливо розв'язати точки (або певної групи точок) вихідної сцени. Так як в подібних дисплеях неможливо технічно реалізувати пред'явлення всіх вирішуваних точок динамічного тривимірного оптичного образу паралельно (одночасно) у всіх відповідних точках тривимірного простору, то пропонуються технічні рішення з послідовною трикоординатної розгорткою образу, найчастіше з «пошаровим» відтворенням останнього, представленого на малюнку 1 . При цьому злите об'ємне сприйняття в часі спостерігачем W забезпечується за рахунок короткочасної (оперативної) пам'яті його глядачів ного апарату. Геометрія і фізичний зміст зазначених «шарів» можуть бути самими різними.

    Малюнок 1 - Принципова схема дисплея з трикоординатної розгорткою

    Однак послідовне проектування променя від джерела зображення на відповідні шари, що формують тривимірну розгортку зображення, дозволяє зробити висновок про те, що в реальному часі (за 1/25 с), необхідно відобразити в № разів більше двовимірних картин, щоб сформувати з них № перетинів об'єкта форматом кожен. Це завдання вимагає в № раз більшої швидкості введення сигналів в об'ємний екран і більшого в № раз швидкодії його середовища в порівнянні з двовимірної.

    Таким чином, основними недоліками вищенаведеного пристрою формування тривимірних зображень є:

    - низька швидкодія пристрою формування зображень шарів (перетинів), через послідовного сканування шарів джерелом S інформації;

    - низький дозвіл візуалізації глибинних перетинів тривимірного екрана;

    - складність у виготовленні і настройки;

    - висока вартість їх виробництва.

    У процесі досліджень, що проводяться співробітниками ВУНЦ ВВС «ВВА імені професора Н.Є. Жуковського і Ю.А. Гагаріна »(м Воронеж) і Воронезьким державним університетом був запропонований тривимірний дисплей забезпечує одночасну розгортку всіх верств (кадрів) зображення за 1/25 с. шляхом зворотно-поступального руху гребінчастих світлодіодних матриць, конструктивне виконання механізму представлено на малюнку 2. Крім того, це дозволить в режимі реаль-

    В

    ного часу виділяти і візуалізувати, як зовнішню конфігурацію об'єкта, так і його будь-який внутрішній об'ємний фрагмент [4].

    Так як швидкість зворотно-поступального руху світлодіодних матриць не лінійна, в силу обертання валу безконтактного електродвигуна з постійною швидкістю, то між рядками відстані кадрової розгортки зображення, нерівномірні і вимагають певної корекції. Для вирішення даного завдання був розроблений коректор міжрядкових проміжків (КМП) кадрової розгортки.

    Світлодіодна иатр] [[^ а

    ЧСПЮГС ТрШЛрШМ? Пібрлжсшм

    світлодіодна матриця

    К ( '! "ІОГ&Тр4 \ МФ1>ного зображення

    | Перетворення обертального руху в возврдтно-поступятельное

    'Датчик ф-; (П'г "1 ТТ-Т

    Малюнок 2 - Зворотно-поступальний механізм формування тривимірного зображення з екраном кубічної форми

    На малюнках 3 і 4 представлені спрощена конструкція в розрізі і структурна схема КМП кадрової розгортки відповідно.

    11

    Малюнок 3 - Спрощена конструкція коректора міжрядкових проміжків кадрової розгортки

    1

    і

    Коректор 1 міжрядкових проміжків кадрової розгортки складається з обмотки-го 2 і роторного 3 тороїдальних кілець, розташованих співвісно і з повітряним зазором 4 між собою, обмотки кільце 2 закріплено на корпусі 5 пристрої УФТІ і містить на стінці, зверненої до стінки роторного кільця 3 магніти 6 , встановлені по колу з заданими між собою проміжками, а роторное кільце 3 - закріплено на осі колінчастого вала 7, при цьому на його стінці, зверненої до стінки обмотки-го кільця 2, навпаки магнітів 6, встановлено дві діаметрально-противо оложно розташовані між собою магнітні головки 8 і 9 з робочими зазорами. Магнітна головка 8 через пристрій безконтактної передачі тактовихімпульсів (на малюнку не показано) підключена до тактовому входу БЗУ 1, а магнітна головка 9 через пристрій безконтактної передачі тактовихімпульсів (на малюнку не показано) підключена до тактовому входу БЗУ 2. Колінчастий вал 7 жорстко з'єднаний з валом 10 безконтактного електродвигуна 11, що складається ротора 12 і статора 13.

    БЗУ 1 -

    J до

    Коректор міжрядкових проміжків кадрової розгортки

    1 г

    - БЗУ 2 -

    Малюнок 4 - Спрощена структурна схема коректора міжрядкових проміжків кадрової розгортки

    Робота коректора 1, що забезпечує кадрову розгортку тривимірного зображення з рівними міжстроковими проміжками Ь в кожному непарному і парному поле, полягає в наступному. При обертанні вала 10 електродвигуна 11, імпульсні сигнали, що відтворюються магнітними головками 8 і 9 в момент проходження їх робочих зазорів повз магнітів 6, подаються, відповідно, на тактові входи БЗУ 1 і БЗУ 2. На виході БЗУ 1 і БЗУ 2 відбувається зчитування рядків відеоданих з урахуванням зміни лінійних швидкостей світловипромінюючих матриць при розгортці полів від їх верхньої мертвої точки до нижньої мертвої точки, представлених на малюнку 5, таким чином, щоб проміжки між рядками Ь залишалися однаковими і рівними висоті 3 рядків.

    При цьому кількість магнітів 6, розташованих на півкола статорної кільця 2, повинна відповідати кількості міжрядкових проміжків Ь в кожному непарному і парному поле, а їх тимчасові інтервали 4 повинні визначатися зі співвідношення:

    К =

    (2п - 1) Ь

    ^ П ап

    (1)

    і

    де п - порядковий номер міжрядкового проміжку розгортки непарного або парного поля зображення, Ь - величина міжрядкового проміжку в нашому випадку дорівнює висоті рядка, vo - окружна швидкість шарніра (пальця) кривошипа, яка визначається формулою:

    vn

    2жЯ t

    (2)

    де R - радіус кола обертання кривошипа, t - час одного обороту, ап - кут повороту кривошипа.

    (2П-1) Ь

    Малюнок 5 - Розташування магнітів на роторному кільці КМП кадрової розгортки

    тривимірного зображення

    На малюнку 6 показані тактові імпульси, сформовані КМП кадрової розгортки.

    tc

    рядки

    Г tl і fe І t 'mi iulil 0 tn-i і tn II

    - ->

    ^ оля

    Малюнок 6 - Тактові імпульси КМП кадрової розгортки

    На малюнку 7 представлені скориговані між рядками проміжки непарного (а) і парного (б) полів кадрової розгортки.

    tc

    рядки

    I * 4

    '////////////////////////////// JV ////////////////// /////////// S

    5 = b

    tc

    рядки

    У ///////////////////////// 77777> ///////////////////////// 777777; У //////////////////////////////.

    '///////////////////////// 777777' ////////////////////// /// 77777? V / S //// S // S //// S // S //// S777777)

    \

    а)

    б)

    Малюнок 7 - Скориговані між рядками проміжки непарного (а) і парного (б) полів

    кадрової розгортки

    Висновки. Запропоновано метод корекції міжрядкових проміжків непарного і парного полів кадрової розгортки тривимірного дисплея, що забезпечує високу чіткість зображення, як в процесі комп'ютерної графіки, так і в режимі реального часу.

    СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

    1 Єжов В. Тривимірний дисплей: вибір реалізованих і перспективних технічних рішень. e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. сайт http://3dstereo.ru липень 2005 р.

    2 Компанець І., Гончуков С. Спосіб формування тривимірних повнокольорових зображень і пристрій для його здійснення. Патент РФ № 2219588. Опубл. 20.12. 2003.

    3 Компанець І., Андрєєв А., Соболєв А. Тривимірний дисплей. Патент RU № 2429513. Опубл. 20.09.2011.

    4 Кошелев А., Бобрешов А., Шашкін А. Пристрій формування зображення Патент RU № 2628371. Опубл. 16.08. 2017, Бюл. № 23.

    REFERENCES

    1. Ezhov V. Trekhmernyj displej: vybor realizuemykh i perspektivnykh tekhnicheskikh reshenij. e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. сайт http://3dstereo.ru iyul '2005 g.

    2. Kompanets I., Gonchukov S. Sposob formirovaniya trekhmernykh polnotsvetnykh izobra-zhenij i ustrojstvo dlya ego osushhestvleniya. Patent RF № 2219588. Opubl. 20.12. 2003.

    5

    b

    3. Kompanets I., Аndreev А., Sobolev А. Trekhmernyj displej. Patent RU № 2429513. Opubl. 20.09.2011.

    4. Koshelev А., Bobreshov А., SHashkin А. Ustrojstvo formirovaniya izobrazheniya Patent RU № 2628371. Opubl. 16.08. 2017, Byul. № 23.

    © Кошелев А.Г., Чистилин Д. А., Родіонов Д.В. 2017

    Кошелев Олександр Георгійович, кандидат технічних наук, доцент, науковий співробітник науково-дослідного відділу науково-дослідного центру (проблем застосування, забезпечення і управління авіацією Військово-повітряних сил), Військовий навчально-науковий центр Військово-повітряних сил «Військово-повітряна академія імені професора Н.Є. Жуковського і Ю.А. Гагаріна »(м Воронеж), Росія, 394064, м Воронеж, вул. Старих Більшовиків, 54А, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Чистилин Денис Анатолійович, кандидат технічних наук, начальник науково-дослідного відділу науково-дослідного центру (проблем застосування, забезпечення і управління авіацією Військово-повітряних сил), Військовий навчально-науковий центр Військово-повітряних сил «Військово-повітряна академія імені професора Н.Є. . Жуковського і Ю.А. Гагаріна »(м Воронеж), Росія, 394064, м Воронеж, вул. Старих Більшовиків, 54А, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Родіонов Денис Володимирович, молодший науковий співробітник науково-дослідного відділу науково-дослідного центру (проблем застосування, забезпечення і управління авіацією Військово-повітряних сил), Військовий навчально-науковий центр Військово-повітряних сил «Військово-повітряна академія імені професора Н.Є. Жуковського і Ю.А. Гагаріна »(м Воронеж), Росія, 394064, м Воронеж, вул. Старих Більшовиків, 54А, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.


    Ключові слова: ТРИВИМІРНЕ ЗОБРАЖЕННЯ / 3D IMAGE / ДІСПЛЕЙ / DISPLAY / кадрового розгорнення / FRAME SWEEP / СВІТОДІОДНА МАТРИЦА / LED MATRIX / КОРРЕКТОР міжрядковий проміжку / CORRECTOR OF LINE SPACING

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити