Способ создания телевизионных систем, используемых на подвижных носителях, и устройство, реализующее этот способ

 

Изобретение относится к телевизионной технике, в частности к способам улучшения качественных показателей телевизионного изображения. Техническим результатом является обеспечение возможности применения ПЗС-матриц с чересстрочной разверткой в телевизионных системах, используемых на подвижных носителях для получения изображения подстилающей поверхности без потери качества изображения. Технический результат достигается тем, что путем введения в телевизионную систему анаморфирующей в вертикальном направлении насадки производится преобразование ПЗС-матрицы с чересстрочной разверткой в ПЗС-матрицу с прогрессивной разверткой с сохранением разрешающей способности и чувствительности всей системы при одновременном уменьшении размера телевизионного изображения по вертикали в два раза. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к телевизионной технике, а точнее к способам улучшения качественных показателей телевизионного изображения.

При создании телевизионных систем, работающих на подвижных носителях, например на летательных аппаратах для получения изображения подстилающей поверхности, необходимо учитывать тот факт, что в процессе работы пространственное положение телевизионной камеры непрерывно изменяется, а промежуток времени между кадрами значительно больше длительности одного кадра. Использование в качестве преобразователей свет/сигнал обычных передающих трубок или ПЗС-матриц с чересстрочным разложением телевизионного растра приводит к значительному ухудшению телевизионного изображения, так как экспонирование изображения производится для каждого поля отдельно, а за промежуток времени между полями пространственное положение носителя и, следовательно, телевизионной камеры изменилось. Можно использовать поля телевизионного изображения раздельно, как "псевдокадры". Это устранит "смаз" изображения, но уменьшит разрешающую способность по вертикали в два раза (рассматривается вариант, когда направление полета носителя совпадает с направлением кадровой развертки). Для исключения этого недостатка в качестве преобразователя свет/сигнал применяют ПЗС матрицу с прогрессивной разверткой, в которой производится одно экспонирование изображения и затем считывание всего кадра. Но стоимость таких ПЗС матриц значительно выше, чем ПЗС матриц с чересстрочной разверткой. Это объясняется тем, что количество выпускаемых ПЗС матриц с прогрессивной разверткой намного меньше, чем ПЗС матриц с чересстрочной разверткой, которые используются в профессиональных, промышленных и бытовых телевизионных камерах, выпускаемых миллионными тиражами.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение возможности применения ПЗС матриц с чересстрочной разверткой в телевизионных системах, используемых на подвижных носителях для получения изображения подстилающей поверхности, без потери качества.

Поставленная цель достигается следующим образом.

Так как при использовании ПЗС матрицы с чересстрочной разверткой экспонирование осуществляется для каждого поля раздельно, целесообразно использовать каждое поле как "псевдокадр", а потерю разрешающей способности по вертикали компенсировать уменьшением в два раза высоты кадра изображения (вместо принятого в телевидении соотношения сторон кадра 3:4 сделать соотношения 1,5:4). Так как изменить соотношение сторон в ПЗС матрице невозможно, это можно сделать с оптическим изображением. Для этого нужно увеличить размер оптического изображения по вертикали в два раза, сделав соотношение сторон у оптического изображения 6:4, а использовать только его половину, симметрично расположенную относительно оптической оси. Вышесказанное иллюстрируется на фиг.1. Позиция 1 отмечает стандартный размер изображения с соотношением сторон 3:4, который совпадает с размером рабочего поля ПЗС матрицы. Поз. 2 и 4 определяют положение точки пересечения оптической оси объектива камеры с плоскостью изображения. Поз. 5 отмечает увеличенный по вертикали в два размер изображения, размер изображения по горизонтали остается неизменным. Позиция 5 определяет размер рабочего поля ПЗС матрицы. Увеличение размера изображения по вертикали при сохранении размера рабочего поля ПЗС матрицы соответствует видимому уменьшению размера телевизионного изображения. Таким образом одновременно уменьшены в два раза и размер изображения по вертикали, фиксируемый ПЗС матрицей, и количество строк в кадре. Проведенная операция приводит практически к увеличению в два раза фокусного расстояния системы в меридиональной плоскости и, следовательно, к уменьшению светосилы оптической системы. Однако если считывать сигнал с ПЗС матрицы, объединяя попарно строки четного и нечетного поля, то начальная чувствительность телевизионной системы будет восстановлена.

Резюмируя все вышесказанное, можно констатировать: В результате всех вышеперечисленных операций произведено преобразование ПЗС матрицы с чересстрочной разверткой в ПЗС матрицу с прогрессивной разверткой с сохранением разрешающей способности и чувствительности всей системы при одновременном уменьшении размера телевизионного изображения по вертикали в два раза.

В качестве прототипа предлагаемого устройства можно рассматривать обычную телевизионную камеру, состоящую из оптической системы, ПЗС матрицы, канала обработки видеосигнала и блока управления ПЗС матрицей.

Предлагаемое устройство представлено на фиг.2.

Оно состоит из оптической системы 1, анаморфирующей по вертикали насадки 2, ПЗС матрицы 3, канала обработки видеосигнала 4 и блока управления ПЗС матрицей 5. Предлагаемое устройство устроено таким образом, что выход оптической системы 1 соединен со входом канала обработки видеосигнала 4 через анаморфирующую в вертикальном направлении насадку 2 и ПЗС матрицу 3, а выход устройства управления ПЗС матрицей 5 соединен с управляющим входом ПЗС матрицы 3. Выход канала обработки видеосигнала 4 является выходом устройства.

Формула изобретения

1. Способ создания телевизионных систем, используемых на летательных аппаратах для получения изображения подстилающей поверхности, состоящий в получении оптического изображения и последующего преобразования его в телевизионный сигнал, отличающийся тем, что с целью обеспечения возможности использования преобразователя свет/сигнал с чересстрочным разложением масштаб оптического изображения по вертикали, которая совпадает с направлением полета носителя, увеличивают в два раза при сохранении размера рабочего поля преобразователя свет/сигнал, а телевизионное поле используют как псевдокадр.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при считывании информации с преобразователя свет/сигнал производят попарно суммирование строк четного и нечетного полей.

3. Телевизионная система, состоящая из оптической системы, ПЗС-матрицы, устройства управления ПЗС-матрицей и канала обработки видеосигнала, отличающаяся тем, что с целью обеспечения возможности использования ПЗС-матрицы с чересстрочным разложением, в нее введена анаморфирующая в вертикальном направлении насадка, причем выход оптической системы соединен с входом канала обработки видеосигнала через анаморфирующую в вертикальном направлении насадку и ПЗС-матрицу, а выход устройства управления ПЗС-матрицей соединен с управляющим входом ПЗС-матрицы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2