Оптоэлектронное устройство
Изобретение относится к телевизионным системам контроля и слежения, в частности к устройствам выделения подвижных объектов, находящихся в поле зрения устройства . Целью изобретения является повышение быстродействия устройства. Устройство содержит объектив и фотоприемник , расположенный в фокальной плоскости объектива и включающий в себя две идентичные матрицы светочувствительных элементов, объединенных в линейки межэлементной зарядовой связью, два регистра 5, 6 и включенные между ними линии задержки . Новым в устройстве является введение блока сравнения и выбор времени задержки каждой линии задержки таким, чтобы при сравнении сигналов с первой и второй матриц компенсировались геометрические искажения , вносимые дисторсией объектива. Такое техническое решение обеспечивает работоспособность устройства без увеличения пространственного порога выделения подвижных объектов и тем самым повышает его быстродействие. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 Н 04 М 7/18
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 0
С)
0с
Ф (21) 4688887/09 (22) 03.05.89 (46) 07.09.92. Бюл. ¹ ЗЗ (71) Красногорский механический завод (72) С,Е,Здор (56) Пресс Ф,П. Формирователи видеосигнала на приборах с зарядовой связью. М.;
Радио и связь, 1981, стр. 16 — 18, 24 — 26, (54) ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к телевизионным системам контроля и слежения, в частности к устройствам выделения подвижных объектов, находящихся в поле зрения устройства. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.
Устройство содержит объектив и фотоприИзобретение относится к телевизионным системам контроля и слежения, в частности, к устройствам выделения подвижных объектов, находящихся а поле зрения устройства, Известно оптоэлектронное устройство, содержащее объектив и фотоприемник, расположенный в фокальной плоскости обьектива и включающий в себя матрицы светочувствительных элементов, объединенных в линейки межэлементной зарядовой связью.
Известен фотоприемник движущегося изображения, содержащий матрицу светочувс1 вительных элементов, объединенных в линейки ме>кэлементной зарядовой связью, генератор тактовых импульсов, подключенный к матрице, датчик скорости движения изображения, подключенный к генератору
„>SU<„) 1760641 Al емник, расположенный в фокальной плоскости объектива и включающий в себя две идентичные матрицы светочувствительных элементов, объединенных в линейки межэлементной зарядовой связью, два регистра
5, 6 и включенные между ними линии задержки. Новым в устройстве является введение блока сравнения и выбор времени задержки каждой линии задержки таким, чтобы при сравнении сигналов с первой и второй матриц компенсировались геометрические искажения, вносимые дисторсией объектива.
Такое техническое решение обеспечивает работоспособность устройства без увеличения пространственного порога выделения подвижных объектов и тем самым повышает его быстродействие. 2 ил. тактовых импульсов. В фотоприемнике обеспечивается синхронизация движения изображения и зарядовых пакетов в матрице, Известен также фотоприемник движущихся изображений, содержащий первую и вторую матрицы, первый и второй регистры, инвертор, подключенный к выходу первой матрицы, линию задержки, соединенную с выходом инвертора, генератор тактовых импульсов, подключенный к матрицам и линии задержки, датчик скорости движения изображения, соединенный с генератором.
Считанные с первой матрицы сигналы инвертируются, задерживаются и вводятся во вторую матрицу, В результате сигналы от обьектов, неподвижных относительно фона, взаимно уничтожаются. Сигналы от объектов, подвижных относительно фона, оказы1760641 ваются смещенными друг относительно друга и проходят на выход фотоприемника.
Использование известного фотоприемника совместно со светосильным широкоугольным объективом приводит к 5 увеличению поля зрения и позволяет контролировать поля увеличенных размеров.
Однако светосидльные широкоугольные объективы, как правило, обладают повышенными геометрическими искажениями 10 из-за дисторсии, которая растет пропорционально tg в, где в — угол наклона светоз вого пучка к оптической оси объектива.
Повышенная дисторсия приводит к тому, что движение изображения объекта через матрицы происходит по траектории, отличной от прямолинейной и с переменной скоростью, не совпадающей со скоростью движения зарядовых пакетов в матрицах, Движение изображения объекта, неподвиж- 20 ного по отношению к фону, приобретает те же свойства, что и движение изображения объекта, подвижного относительно фона, В результате объект выделяется как подвижный, т.е. происходит сложное срабатыва- 25 ние. Снижение количества ложных срабатываний возможно за счет увеличения пространственного порога д см, на который должен сместиться подвижный объект.
Такой подход требует увеличения времени, в течение которого объект находится в поле зрения устройства (уменьшения скорости основания), а это, в свою очередь, ухудшает быстродействие.
Целью изобретения является увеличение быстродействия.
Цель достигается тем, что, устройство, содержащее первую и вторую матрицы светочувствительных элементов, элементы матриц объединены в линейки межэлементной зарядовой связью, первый регистр, вход которого подключен к выходу первой матрицы, второй регистр, линии задержки, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен ко входам матриц и линий задержки, датчик скорости движения изображения, подключенный к управляющему входу генератора тактовых импульсов, введен блок сравнения, выходы которого подключены соответственно ко второму регистру и выходу второй матрицы, а линии задержки включены между одноименными элементами регистров, На фиг, 1 представлена структурная схема оптоэлектронного устройства; на фиг, 2 изображены дисторсионные искажения объектива, Оптоэлектронное устройство содержит объектив (на чертеже не показан), формирующий оптическое изображение в пределах круглого линейного поля 1 зрения диаметром D, В фокальной г,лоскости объектива в пределах поля зрения расположены первая матрица 2 и вторая матрица 3 светочувствительных элементов, объединенных в линейки межэлементной зарядовой связью.
Каждая матрица содержит и линеек по m элементов в линейке. Выход первой матрицы соединен с первым регистром 4. Между первым регистром и вторым регистром 5 включены и линий 6 ...6" задержки. Выходы второго регистра 5 и второй матрицы 3 подключены к двум входам блока 7 сравнения, Такой блок может быть реализован, например; в виде последовательно соединенных сумматора и пороговой схемы, причем сигнал на первый вход сумматора подается непосредственно, а на второй — через инвертор, Управляющие входы матриц 2, 3 и,линий 6 ...6" задержки соединены с генератором 8 тактовых импульсов, который, в свою очередь, подключен к датчику 9 скорости движения изображения.
Матрицы 2 и 3 являются идентичными, имеют размеры 1х х ly (mxn элементов) и размещены таким образом, что расстояние между выходными элементами матриц (расстояние, которое обеспечивает смещение изображения подвижного объекта относительно фона на величину д см) составляет ( см, При этом матрицы отстоят от центра 0 линейного поля зрения на расстояние L.
Кроме линеек светочувствительных элементов, расположенных параллельно направлению движения изображения, каждая из матриц содержит также "обрамляющую электронику" (на чертеже не показана), включающую в себя генераторы, формирователи уровней, усилители и другие элементы, обеспечивающие работу матриц.
На фиг. 2 схематически изображены дисторсионные искажения объектива. Здесь обозначаноя: 10 — изображение квадрата, формируемое идеальным объективом; 11— изображение квадрата, формируемое реальным объективом с положительной дисторсией (подушкообразные искажения), 12— изображение квадрата, формируемое реальным объективом с отрицательной дисторсией (бочкообразные искажения), Символом Л обозначены дисторционные искажения. При этом первый нижний индекс обозначает номер матрицы, первый верхний индекс обозначает номер линейки (1-я, п/4-я и n/2-я), индексы "вх" и "вых" обозначают входной (1-й) и выходной (m-й) элементы линейки, индексы х и у обознача1760641
Ц= xij +у! .2! см — (Л
К
В из при отрицательной дисторсии объектива !cM (ë! ("> -!- ш (") ! е Чиз р Такой выбор времен задержек даже при наличии значительных дисторсионных иска55 жений приводит к тому, что сигналы от объектов, неподвижных относительно фона, поступают одновременно на вход блока 7 и йвзаимно уничтожаются,,а сигналы от поо- движных объектов проходят на выход блока
7. ют соответствующие составляющие дисторсионных искажений.
Оптоэлектронное устройство работает следующим образом.
Контролируембе поле, содержащее подвижные и неподвижные объекты, при помощи объектива проектируется на матрицы
2; 3. Вследствие движения основания, на котором расположено устройство, проектируемое изображение является движущимся. Величина и направление движения основания предполагаются неизменными.
При попадании изображения объекта на светочувствительный элемент в нем под действием света формируется зарядовый пакет. За счет манипуляции напряжениями обеспечивается перетекание зарядовых пакетов из элемента в элемент вдоль линейки.
Скорость движения пакетов задается тактовыми импульсами с генератора 8, управляемого сигналами датчика 9. Управление осуществляется таким образом, чтобы зарядовые пакеты двигались вдоль линеек со скоростью, равной скорости движения изображения V<>. За время движения зарядовых пакетов вдоль линеек матриц происходит накопление зарядов, пропорциональных освещенности соответствующих участков изображения. Сигналы, считанные с матрицы 2 через регистр 4 поступает в линии б"...6" задержки.
Задержанные сигналы с матрицы 2 через регистр 5, а также сигналы непосредственно с выхода матрицы 3 поступают в блок
7, где сравниваются друг с другом. Сигналы от объекта, не изменившего свое положение относительно фона, взаимно уничтожаются.
Сигналы от объекта, положение которого относительно фона изменилось на величину д см за время перемещения изображения на расстояние! см, т,е. сигналы на входе блока
7, разнесенные на некоторый временной интервал, проходят на его выход и таким образом объект выделяется как подвижный, Наличие дисторсионных искажений, как было указано выше, требует увеличения пространственного порога д см, что влечет за собой уменьшение скорости V<, и, ка следствие, ухудшения быстродействия, т устройстве за счет введения линий 6 ...6 задержки, имеющих различные времена за держек, уменьшается потребное значени см и повышается быстродействие, Выбо времени задержки конкретной линии за ключается в следующем.
Исходя из конструктивных характери стик и используя треугольники, изображен ные на фиг. 2, определяется линейны радиус Rij, на котором расположен j-й свет чувствительный элемент jw линейки (1 <: п, xij = (+ 1х - )Ьл для первой матрицы х! = + )(эл для второй матрицы yij = - - Цэл при i п!2 i yij = i4„— -у- при! > п(2 где !эл — размер светочувствительного элемента. Значение дисторсии в месте расположения j-ro элемента i-й линейки Л = Kg tg (агст9 (— ))з = Kg (— ), где Кд — коэффициент дисторсии. Составляющие дисторсии ,;;х; Rij йц Составляющие дисторсии Л " в месте расположения выходных элементов первой и второй матриц (5y ° ° и 6 у ° ° cooT! (НЬК) !(НэК) ветственно) имеют одинаковые знаки и примерно равны по величине. Они практически 30 не влияют на работу устройства, т,к, не создают видимости смещения неподвижных объектов относительно фона, Составляющие дисторсии Л„ в месте расположения выходных элементов первой 35 (вьк i(è,ê) и второй матриц (Лт, (и йх ° соответственно) имеют противоположные знаки и создают видимость смещения неподвижных объектов относительно фона. Учет зна40 чений Лтх () и Д2х () „ðè выборе времен задержек линий 6 ...6 исключает 1 и зто вредное влияние. Время задержки i-й линии задержки при положительной дисторсии объектива равно 1760641 Формула изобретения Оптоэлектронное устройство, содержащее первую и вторую матрицы светочувствительных элементов, элементы матриц объединены в линейки межэлементной зарядной связью, первый регистр, вход которого подключен к выходу первой матрицы, второй регистр, линии задержки, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входу матриц и линий задержки, датчик скорости движения изображения, выходом подключенный к управляющему входу генератора тактовых импульсов, о тлича ющееся тем,что,сцельюповыше5 ния быстродействия, введен блок сравнения, выходы которого подключены соответственно к второму регистру и выходу второй матрицы, а линии задержки включены между одноименными элементами реги10 стров. 1760641 („) g (р» „) у (pygmy) - (/г) 1(8ыс) (йи) 4 2 g(f r) 2х n/ Яоа) Р4/Г, Составитель С.Здор Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор А.Борович Редактор Г.Князева Заказ 3193 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/S Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101
