Охранная телевизионная система "день-ночь"



Охранная телевизионная система "день-ночь"
Охранная телевизионная система "день-ночь"
Охранная телевизионная система "день-ночь"
Охранная телевизионная система "день-ночь"
Охранная телевизионная система "день-ночь"
Охранная телевизионная система "день-ночь"

 


Владельцы патента RU 2447511:

Смелков Вячеслав Михайлович (RU)

Изобретение относится к телевизионной технике и преимущественно может быть использовано в системах контроля, наблюдения и обнаружения подвижных объектов, а также в других устройствах телевизионной автоматики, которые выполнены с использованием фотоприемника в виде матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС). Технический результат - расширение функциональных возможностей охранной телевизионной системы путем предъявления оператору снимка изображения зоны нарушения с повышенным отношением сигнал/шум. Технический результат в заявляемом устройстве телевизионной системы достигается тем, что в телевизионную камеру введены второй пиковый детектор, АЦП, формирователь длительности накопления, одновибратор, первый и второй RS-триггеры инвертор, элемент «И» и элемент «ИЛИ», новые связи этих блоков с остальными блоками телевизионной камеры, а в линию связи между приборами передающей и приемной стороны телевизионной системы введены дополнительные три жилы кабеля. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к телевизионной технике и преимущественно может быть использовано в системах контроля, наблюдения и обнаружения подвижных объектов, а также в других устройствах телевизионной автоматики, которые выполнены с использованием фотоприемника в виде матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать охранную телевизионную систему [1], содержащую на передающей стороне телевизионную камеру, состоящую из последовательно расположенных оптического блока и двух датчиков телевизионных сигналов (ДТС), выполненных на основе матриц приборов с зарядовой связью (матриц ПЗС), а также детектора движения, блока коммутации, последовательно соединенных селектора синхроимпульсов и формирователя импульсов (ФИ) записи и сброса, последовательно соединенных пикового детектора, блока выборки-хранения и компаратора, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению, причем фотомишень первого ДТС оптически связана с первым выходом оптического блока, а фотомишень второго ДТС - со вторым выходом оптического блока, при этом выход «видео» первого ДТС, являющийся датчиком цветного сигнала изображения, подключен соответственно к входу селектора синхроимпульсов, входу первого пикового детектора и к первому информационному входу блока коммутации, а выход «видео» второго ДТС, являющийся датчиком черно-белого сигнала изображения, подключен ко второму информационному входу блока коммутации, при этом управляющий вход блока выборки-хранения подключен к первому выходу ФИ, второй выход которого подключен к управляющему входу первого пикового детектора; на приемной стороне телевизионной системы размещены формирователь сигнала тревоги и персональный компьютер, а между блоками передающей и приемной стороны осуществлена линия связи, выполняющая по двум жилам кабеля соединения выхода «видео» и выхода «сигнал регистрации движения» телевизионной камеры соответственно с входом «видео» на компьютере и с входом «сигнал регистрации движения» на формирователе сигнала тревоги.

Для устройства-прототипа предполагается наличие следующих признаков:

- как и первый ДТС, второй ДТС работает в режиме «TV», обеспечивая по выходу «видео» формирование периодического черно-белого сигнала изображения в соответствии с телевизионным стандартом, но может быть переведен в режим «MONOSHOT» - формирования однократного видеосигнала длительностью в один полукадр, как это предложено в изобретении [2] и реализовано практически в изделии [3];

- в качестве видеоконтрольного блока использован персональный компьютер, например компьютер с операционной системой Windows XP, в котором установлен аппаратный продукт серии AVerTV [4];

- детектор движения реализован в виде двух блоков: входящего в состав телевизионной камеры собственно детектора, обеспечивающего регистрацию появления в поле зрения движущихся объектов, и расположенного на приемной стороне формирователя сигнала тревоги; выход детектора по кабельной жиле линии связи соединен с входом формирователя.

В режиме «MONOSHOT» для второго ДТС инициируются следующие входы:

- выбор режима работы,

- сигнал накопления кадра,

- сигнал запроса изображения,

а также дополнительные выходы следующих наименований:

- сигнал готовности изображения,

- сигнал квитирования (подтверждения) изображения.

Недостаток прототипа - ограниченные возможности оператора в части визуального контроля ситуации в зоне нарушения после автоматической регистрации наличия движущихся малоконтрастных объектов из-за низкого отношения сигнал/шум в видеосигнале на входе монитора в вечернее время и в особенности в ночное время суток.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей охранной телевизионной системы путем предъявления оператору снимка изображения зоны нарушения с повышенным отношением сигнал/шум.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемую охранную телевизионную систему «день-ночь», которая содержит на передающей стороне телевизионную камеру, состоящую из последовательно расположенных оптического блока и двух датчиков телевизионных сигналов (ДТС), выполненных на основе матриц приборов с зарядовой связью (матриц ПЗС), а также детектора движения, блока коммутации, последовательно соединенных селектора синхроимпульсов и формирователя импульсов (ФИ) записи и сброса, последовательно соединенных первого пикового детектора, блока выборки-хранения и компаратора, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению, причем фотомишень первого ДТС оптически связана с первым выходом оптического блока, а фотомишень второго ДТС - со вторым выходом оптического блока, при этом выход «видео» первого ДТС, являющийся датчиком цветного сигнала изображения, подключен соответственно к входу селектора синхроимпульсов, входу первого пикового детектора и к первому информационному входу блока коммутации, а выход «видео» второго ДТС, являющийся датчиком черно-белого сигнала изображения, подключен ко второму информационному входу блока коммутации, при этом управляющий вход блока выборки-хранения подключен к первому выходу ФИ, второй выход которого подключен к управляющему входу первого пикового детектора, а на приемной стороне - формирователь сигнала тревоги и персональный компьютер, а между блоками передающей и приемной стороны - линию связи, выполняющую по двум жилам кабеля соединения выхода «видео» и выхода «сигнал регистрации движения» телевизионной камеры соответственно с входом «видео» на компьютере и с входом «сигнал регистрации движения» на формирователе сигнала тревоги, в телевизионную камеру введены второй пиковый детектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), формирователь длительности накопления, одновибратор, первый и второй RS-триггеры, инвертор, элемент «И» и элемент «ИЛИ», при этом выход детектора движения подключен соответственно к входу инвертора и к первому входу элемента «И», второй вход которого подключен к выходу компаратора, а выход элемента «И» - к управляющему входу блока коммутации, выход которого является выходом «видео» телевизионной камеры, а выход инвертора - выходом «сигнал регистрации движения» телевизионной камеры, при этом выход «видео» второго ДТС подключен соответственно к входу детектора движения и к информационному входу второго пикового детектора, управляющий вход которого объединен с входом одновибратора и входами «S» первого и второго RS-триггеров и подключен к выходу инвертора, а выход второго пикового детектора подключен к информационному входу АЦП, выход которого подключен к установочному входу формирователя длительности накопления, разрешающий вход которого подключен к выходу одновибратора, управляющий вход формирователя длительности накопления подключен к инверсному выходу первого RS-триггера, тактовый вход формирователя длительности накопления объединен с тактовым входом АЦП и подключен к выходу «сигнал строчных синхроимпульсов» второго ДТС, а выход формирователя длительности накопления подключен к входу «R» первого RS-триггера и соответственно к входу «сигнал накопления кадра» второго ДТС, вход «сигнала запрос изображения» которого подключен к входу «R» второго RS-триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу элемента «ИЛИ», второй вход которого подключен к выходу одновибратора, а выход элемента «ИЛИ» - к входу «выбор режима работы» второго ДТС, выход которого «сигнал готовности изображения» подключен к управляющему входу детектора движения, при этом для второго ДТС вход «сигнал запроса изображения», вход «сигнал квитирования изображения» и выход «сигнал готовности изображения» являются соответствующими входами и выходом для телевизионной камеры, а в линию связи введены дополнительные три жилы кабеля для выполнения соединений выхода «сигнал запроса изображения» на компьютере с входом этого сигнала на телевизионной камере, выхода «сигнал готовности изображения» на телевизионной камере с входом этого сигнала на компьютере и выхода «сигнал квитирования изображения» на телевизионной камере с входом этого сигнала на компьютере.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая охранная телевизионная система отличается наличием новых блоков в составе телевизионной камеры, в том числе: второго пикового детектора, АЦП, формирователя длительности накопления, одновибратора, первого и второго RS-триггеров, инвертора, элемента «И» и элемента «ИЛИ»; наличием в телевизионной камере новых связей между новыми и остальными блоками, а также тремя дополнительными жилами кабеля в линии связи.

Совокупность известных и новых признаков не известна из уровня техники, поэтому заявляемое решение отвечает требованию новизны.

В предлагаемом решении, когда телевизионная камера работает в режиме «TV», параллельно с цветным изображением, которое формируется с использованием оптического блока и первого ДТС, при помощи оптического блока и второго ДТС вырабатывается увеличенное черно-белое (монохромное) изображение его центрального участка (фрагмента).

В зависимости от освещенности на контролируемом объекте в течение суток цветное изображение обстановки или монохромное его центрального фрагмента предъявляется оператору компьютера, а в телевизионной камере монохромный сигнал изображения анализируется детектором движения по методу межкадрового сравнения.

При появлении в зоне контроля подвижных объектов детектор движения вырабатывает сигнал RM*1 (1 Обозначение «RM*» - сокращение от двух слов по-английски: «Регистрация движения». Знак «*» означает, что сигнал является активным на низком уровне), а на приемной стороне системы формируется сигнал тревоги. Телевизионная камера по второму ДТС автоматически переходит в режим «MONOSHOT». Время накопления фотоприемника для однократного формирования черно-белого сигнала изображения (телевизионного снимка) устанавливается автоматически и является оптимальным по критерию отношения сигнал/шум. Видеосигнал снимка, обладающий повышенной информативностью, записывается в память компьютера и может быть в любое время предоставлен в качестве доказательства произошедшего нарушения.

По техническому результату и методам его достижения заявляемое решение соответствует требованию о наличии изобретательского уровня.

На фиг.1 изображена структурная схема заявляемой охранной телевизионной системы «день-ночь»; на фиг.2…3 приведены оптические схемы для двух вариантов исполнения оптического блока; на фиг.4…6 представлены временные диаграммы, поясняющие работу телевизионной системы.

Охранная телевизионная система (см. фиг.1) содержит на передающей стороне телевизионную камеру в позиции 1, состоящую из последовательно расположенных оптического блока 1-1 и двух датчиков телевизионного сигнала ДТС 1-2 и ДТС 1-3, причем в состав телекамеры 1 также входит детектор 1-4 движения, блок 1-5 коммутации, выход которого является выходом «видео» (обозначен «LV») телевизионной камеры, а также последовательно соединенные селектор 1-6 синхроимпульсов и ФИ 1-8, последовательно соединенные первый пиковый детектор 1-7, блок 1-9 выборки-хранения и компаратор 1-10, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению Un, а также инвертор 1-11, элемент «И» 1-12, второй пиковый детектор 1-13, АЦП 1-14, формирователь 1-15 длительности накопления, одновибратор 1-16, элемент «ИЛИ» 1-17, первый RS-триггер 1-18 и второй RS-триггер 1-19; линию связи из пятижильного кабеля в позиции 2, а на приемной стороне - формирователь 3 сигнала тревоги и компьютер в позиции 4, при этом выход «видео» (обозначен «LV1») ДТС1-2, являющегося датчиком цветного сигнала изображения, подключен соответственно к входу селектора 1-6 синхроимпульсов, к информационному входу пикового детектора 1-7 и к первому информационному входу блока 1-5 коммутации, а выход «видео» (обозначен «LV2») ДТС 1-3, являющегося датчиком черно-белого сигнала изображения, подключен соответственно ко второму информационному входу блока 1-5 коммутации, к входу детектора 1-4 движения и к информационному входу пикового детектора 1-13, управляющий вход которого объединен с входом одновибратора 1-16 и входами «S» RS-триггеров 1-18 и 1-19 и подключен к выходу инвертора 1-11, который является выходом «сигнал регистрации движения» телевизионной камеры (обозначен «RM»), при этом выход детектора 1-4 движения подключен соответственно к входу инвертора 1-11 и к первому входу элемента «И» 1-12, второй вход которого подключен к выходу компаратора 1-10, причем выход пикового детектора 1-13 подключен к информационному входу АЦП 1-14, выход которого подключен к установочному входу формирователя 1-15, разрешающий вход которого подключен к выходу одновибратора 1-16, управляющий вход формирователя 1-15 подключен к инверсному выходу RS-триггера 1-18, тактовый вход формирователя 1-15 объединен с тактовым входом АЦП 1-14 и подключен к выходу «сигнал строчных синхроимпульсов» (обозначен «HD out*»)2 (2 Здесь и далее знак «*» означает, что данные логические сигналы являются активными на низком уровне) ДТС 1-3, а выход формирователя 1-15 подключен к входу «R» RS-триггера 1-18 и соответственно к входу «сигнал накопления кадра» (обозначен «FI*») ДТС 1-3, вход «сигнал запроса изображения» (обозначен «IRQ*») которого подключен к входу «R» RS-триггера 1-19, инверсный выход которого подключен к первому входу элемента «ИЛИ» 1-17, второй вход которого подключен к выходу одновибратора 1-16, а выход элемента «ИЛИ» 1-17 - к входу «выбор режима работы» (обозначен «MS*») ДТС 1-3, выход которого «сигнал готовности изображения» (обозначен «IRDY*») подключен к управляющему входу детектора 1-4 движения, при этом выходы ДТС 1-3, в том числе: выход «сигнал готовности изображения», выход «сигнал квитирования изображения» (обозначен «IACK»), которые являются и соответствующими выходами телевизионной камеры, подключены через жилы кабеля линии связи 2 к входам этих сигналов на компьютере 4, выход сигнала «IRQ*» которого подключен через жилу кабеля линии связи 2 к соответствующему входу телевизионной камеры и к входу сигнала этого наименования для ДТС 1-3; выход видеосигнала «LV» с телевизионной камеры транслируется по жиле кабеля линии связи 2 на вход «видео» компьютера, а сигнал «RM» с выхода инвертора 1-11 - на вход формирователя 3 сигнала тревоги.

Оптический блок 1-1 (см. фиг.2) содержит светоделитель 1-1-1, корректирующий светофильтр 1-1-2, первый объектив 1-1-3 и второй объектив 1-1-4, фокусные расстояния которых различны, при этом светоделитель 1-1-1 выполнен в виде призмы с двумя светоделительными гранями, расположенными под углом 30°, при этом первая светоделительная грань призмы является входом светоделителя, вторая светоделительная грань - первым выходом светоделителя, третья грань призмы, расположенная под углом 60° по отношению к первой ее грани, - вторым выходом светоделителя, а корректирующий светофильтр 1-1-2 выполнен в виде призмы с одной спектроделительной гранью, которая является входом корректирующего светофильтра и расположена под углом 30° по отношению к ее второй грани, которая является выходом корректирующего светофильтра, при этом первый выход светоделителя 1-1-1 оптически связан с входом корректирующего светофильтра 1-1-2, причем вторая светоделительная грань призмы светоделителя 1-1-1 установлена вплотную к спектроделительной грани призмы корректирующего светофильтра 1-1-2, выход которого оптически связан с первым объективом 1-1-3, а второй выход светоделителя 1-1-1 оптически связан со вторым объективом 1-1-4, при этом вход светоделителя 1-1-1 является входом оптического блока, выход первого объектива 1-1-3 - первым выходом оптического блока, выход второго объектива 1-1-4 - вторым выходом оптического блока, а отношение фокусного расстояния второго объектива 1-1-4 к фокусному расстоянию первого объектива 1-1-3 определяет кратность масштабирования оптического блока.

Если смещение по вертикали или по горизонтали геометрического центра увеличенного изображения относительно геометрического центра нормального изображения является допустимой ошибкой, то оптический блок 1-1 (см. фиг.3) содержит первый объектив 1-1-3 и второй объектив 1-1-4, фокусные расстояния которых различны, а также корректирующий светофильтр 1-1-2, выполненный в виде плоскопараллельной пластинки, при этом первый объектив 1-1-3 оптически связан с корректирующим светофильтром 1-1-2, выход которого является первым выходом оптического блока, а выход второго объектива 1-1-4 - вторым выходом оптического блока, входной зрачок первого объектива 1-1-3 и входной зрачок второго объектива 1-1-4 образуют вход оптического блока, а отношение фокусного расстояния второго объектива 1-1-4 к фокусному расстоянию первого объектива 1-1-3 определяет кратность масштабирования Км оптического блока.

Если в качестве рабочей области детектора 1-4 движения необходимо выбрать все изображение, контролируемое телевизионной камерой 1, то фокусное расстояние первого объектива 1-1-3 должно быть равно фокусному расстоянию второго объектива 1-1-4, а кратность масштабирования оптического блока Км равна единице.

Детектор 1-4 движения обеспечивает при появлении в поле зрения второго ДТС 1-3 движущихся объектов формирование сигнала RM* с низким активным уровнем.

Как и в прототипе, уровень логического «0» на выходе детектора 1-4 поддерживается и после прекращения изменений входного видеосигнала. Восстановление исходной «1» на выходе детектора 1-4 выполняется путем подачи на его управляющий вход команды «сброс тревоги» с выхода «IRDY*» второго датчика ДТС 1-3.

Детектор 1-4 движения может быть выполнен как в виде отдельного блока телевизионной камеры 1, так и в составе второго ДТС 1-3 (см., например, изобретение [5]).

Блок 1-5 коммутации, как и в прототипе, предназначен для формирования на выходе одного из двух входных видеосигналов. Присутствие логической «1» на управляющем входе блока 1-5 обеспечивает трансляцию на выход сигнала с первого информационного входа, а появление на этом входе логического «0» - трансляцию на выход сигнала со второго информационного входа.

Селектор 1-6 синхроимпульсов, пиковый детектор 1-7, ФИ 1-8, блок 1-9 выборки-хранения и компаратор 1-10 по исполнению ничем не отличаются от одноименных блоков прототипа. Отметим, что сигнал на выходе компаратора 10 имеет активный уровень низкого уровня.

Пиковый детектор 1-13 и АЦП 1-14 могут быть выполнены на основе операционных усилителей и линейных интегральных микросхем (см., например, [6]).

Формирователь 1-15 длительности накопления может быть выполнен на основе многокаскадного объединения двоичных счетчиков, например, отечественных микросхем К561ИЕ11 (см. [7, с.238]). Установочный вход формирователя 1-15 эквивалентен входам предварительной записи-установки SO-S3 счетчика, разрешающий вход - входу разрешения этой операции SE, управляющий вход - входу переноса , тактовый вход - входу такта С, а выход - выходу переноса . Предполагается, что для выбранной микросхемы реверсивного счетчика на ее входе счетчика установлена логическая «1», т.е. счет осуществляется в направлении «Код больше». Отметим, что управляющий вход и выход формирователя 1-15 имеют активное напряжение низкого уровня.

Одновибратор 1-16 может быть выполнен с использованием ждущего мультивибратора микросхемы К564АГ1 (см. [7, с.282]).

Каждый из блоков 1-18 и 1-19 в отдельности является логическим триггерным устройством RS-типа с высоким активным уровнем напряжения на входах управления.

Инвертор 1-11, элемент «И» 1-12 и элемент «ИЛИ» 1-17 являются логическими устройствами однозначного понятия.

В качестве блока 4 может быть использован компьютер, в котором установлена плата тюнера AVerTV 307 [4], процессор Pentium III (или лучше) и операционная система Windows XP/98SE/ME.

Охранная телевизионная система «день-ночь» (см. фиг.1) работает следующим образом.

Выделим в работе телевизионной системы три режима:

- «день» (режим 1);

- «ночь» (режим 2);

- «тревога» (режим 3, который может сопутствовать как режиму 1, так и режиму 2).

Независимо от режима работы телевизионной системы оптическое изображение объекта контроля по оптическому пути: первая светоделительная грань призмы светоделителя 1-1-1, вторая светоделительная грань призмы светоделителя 1-1-1, спектроделительная грань призмы корректирующего светофильтра 1-1-2, вторая грань призмы корректирующего светофильтра 1-1-2, первый объектив 1-1-3 проецируется в видимом спектральном диапазоне на фотомишень ДТС 1-2.

Одновременно увеличенный в Км раз центральный фрагмент этого изображения по другому оптическому пути: первая светоделительная грань призмы светоделителя 1-1-1, вторая светоделительная грань призмы светоделителя 1-1-1, третья грань призмы светоделителя 1-1-1, второй объектив 1-1-4 во всем спектральном диапазоне (видимом и инфракрасном) проецируется на фотомишень ДТС 1-3. Отметим, что инфракрасная область спектра последнего изображения дополнительно усиливается за счет светового потока, отраженного спектроделительной гранью призмы корректирующего светофильтра 1-1-2 в направлении третьей грани светоделителя 1-1-1.

При включении питания оба датчика телевизионного сигнала ДТС 1-2 и ДТС 1-3 по умолчанию начинают работать в режиме «TV».

Предполагается также, что в компьютере 4 в свободный PCI-слот на материнской плате установлена плата тюнера, например, AVerTV 307 [4].

При этом в компьютере 4 при включении телевизионной системы запускается программа AVerTV, а в ее приложении «Режим видео» в качестве источника видео выбирается композитный вход.

В результате фотоэлектрических преобразований на выходе «LV1» ДТС 1-2 формируется цветной сигнал изображения, а на выходе «LV2» ДТС 1-3 - черно-белый сигнал его увеличенного (в соответствии с кратностью масштабирования Км) центрального фрагмента, которые действуют как параллельные композитные видеосигналы. По монохромному видеосигналу с выхода «LV2» детектор 1-4 движения осуществляет слежение за обстановкой, выполняя межкадровое сравнение соседних кадров.

В дальнейшем изложении воспользуемся эпюрами, приведенными на фиг.4-6.

Селектор 1-6 выделяет из композитного цветного видеосигнала по выходу «LV1» (см. фиг.4а) строчные и кадровые синхроимпульсы (см. фиг.4б), а ФИ 1-8 вырабатывает в пределах каждого кадрового гасящего импульса следующие с периодом Тк импульсы записи и сброса (см. соответственно фиг.4в и фиг.4г).

Пиковый детектор 1-7 с периодом Тк измеряет уровень видеосигнала с ДТС 1-2 (см. фиг.4д), блок 1-9 выборки-хранения запоминает его на время Тк (см. фиг.4е), а компаратор 1-10 оценивает выходное напряжение блока 1-9, сравнивая его с пороговым напряжением Un (см. фиг.4ж).

В режиме «TV» на входе «выбор режима работы» («MS*») другого датчика - ДТС 1-3 устанавливается высокий уровень (логическая «1»). Отметим, что высокий логический уровень поддерживается на входе «сигнал накопления кадра» («FI*»), на входе «сигнал запроса изображения» («IRQ*») и на выходе «сигнал готовности изображения» («IRDY*»). Одновременно низкий логический уровень присутствует на выходе ДТС 1-3 - «сигнал квитирования изображения» («IACK») и на выходе инвертора 1-11 - «сигнал регистрации движения» («RM»).

Первый RS-триггер 1-18 и второй RS-триггер 1-19 находятся в состоянии «0». Поэтому на инверсном выходе RS-триггера 1-18 поддерживается логическая «1», а формирователь 1-15 заблокирован по управляющему входу высоким логическим уровнем и не считает строчные синхроимпульсы HD out*. На выходе «видео» («LV2») датчика ДТС 1-3 формируется композитный черно-белый видеосигнал по телевизионному стандарту.

По монохромному видеосигналу с выхода «LV2» детектор 1-4 движения осуществляет слежение за обстановкой, выполняя межкадровое сравнение соседних кадров.

Предположим, что телевизионная система работает в дневное время суток, т.е. в режиме «день» (в режиме «1»), а подвижные объекты в зоне контроля отсутствуют. Тогда компаратор 1-10 не изменяет своего состояния по выходу, поддерживая состояние логической «1» (см. диаграмму на фиг.4ж), и сохраняется высокий уровень напряжения на выходе детектора 1-4 движения. Поэтому на выходе элемента «И» 1-12 тоже присутствует логическая «1», а на выход блока 1-5 коммутации, а следовательно, и на выход «LV» телевизионной камеры передается цветной композитный видеосигнал с ДТС 1-2.

Цветной композитный видеосигнал с выхода «LV» транслируется по линии связи 2 на приемную сторону телевизионной системы, а далее поступает в компьютер 4 на низкочастотный вход тюнера. Оператор телевизионной системы по изображению на экране компьютера 4 ведет мониторинг обстановки на охраняемой территории.

Пусть в момент t0 очередной результат межкадрового сравнения в детекторе 1-4 движения фиксирует появление нарушителя. Тогда на его выходе («RM*») появляется низкий уровень напряжения, а на выходе инвертора 1-11 - положительный перепад напряжения (см. фиг.5а), который по линии связи 2 транслируется на вход формирователя 3. В результате на приемной стороне телевизионной системы обеспечивается звуковая и световая сигнализация тревоги.

Телевизионная система переходит в режим «1+3».

Одновременно в самой телевизионной камере 1 положительный перепад напряжения на выходе инвертора 1-11 переводит RS-триггеры 1-18 и 1-19 в состояние «1», выполняет сброс пикового детектора 1-13 и производит запуск одновибратора 1-16.

Одновибратор 1-16 формирует на выходе импульсный сигнал (см. фиг.5б), длительность которого t0…t1 является интервалом разрешения операции предварительной записи-установки числа в счетчики формирователя 1-15.

В течение интервала t0…t1 пиковый детектор 1-13 измеряет текущее значение видеосигнала. Постоянное напряжение с выхода пикового детектора 1-13 преобразуется далее в АЦП 1-14 из аналоговой формы в цифровую и подается на установочные входы счетчиков формирователя 1-15.

К моменту t1 (см. фиг.5б) запись-установка этого числа в счетчики формирователя 1-15 должна закончиться.

Необходимо отметить также, что, начиная с момента t0, блок 1-5 коммутации уже передает на выход видеосигнал «LV2» от датчика ДТС 1-3.

Начиная же с момента t1, на выходе элемента «ИЛИ» 1-17, а следовательно, и на входе «MS*» датчика ДС 1-3 устанавливается уровень логического «0».

Поэтому телевизионная камера 1 с момента t1 переходит в из режима «TV» в режим «MONOSHOT». Дополнительно отметим, что с момента t0 на управляющем входе формирователя 1-15 присутствует низкий логический уровень, т.е. блокировка по этому входу снята.

Счетчики формирователя 1-15 подсчитывают приращение данных, а на его выходе, начиная с момента t1, устанавливается низкий логический уровень (см. фиг.5г или фиг.5е). Поэтому датчик ДТС 1-3 переходит в состояние накопления информационных зарядов в зависимости от освещенности зоны контроля во всем спектральном диапазоне.

Монохромный сигнал изображения матрицы ПЗС имеет линейную шкалу уровня в зависимости от освещенности (γ=1), и предполагается, что по этому выходу «видео» исключено воздействие автоматической регулировки усиления (АРУ).

Отметим, что эти признаки являются совершенно необходимым условием для предлагаемого решения телевизионной системы.

Длительность накопления в датчике ДТС 1-3 устанавливается оптимальной по критерию максимума отношения сигнал/шум для видеосигнала выполняемого снимка изображения, что достигается предварительной калибровкой телевизионной камеры (см. ниже).

Если нарушение в охраняемой зоне происходит ночью, то телевизионная система в режиме «2+3» работает аналогично, отличаясь только тем, что длительность накопления в датчике ДТС 1-3 в ночное время суток будет заведомо больше, чем в дневное время.

После окончания накопления зарядов в датчике ДС 1-3 (см. момент t2 на фиг.6а) производится сброс счетчиков формирователя 1-15 и установка RS-триггера 1-18 в состояние «0», а следовательно, возобновление блокировки формирователя 1-15 по управляющему входу.

В счетчиках формирователя 1-15 устанавливается нулевое число, а датчик ДТС 1-3 переходит в состояние «ненакопления», т.к. на его входе «FI*», начиная с этого момента, формируется высокий логический уровень.

Далее на фотозатвор матрицы ПЗС ДТС 1-3 кратковременно подается высокий уровень напряжения, разрешающий перенос зарядовых пакетов из фотодиодов в потенциальные ямы, образованные в вертикальных ПЗС-регистрах. Напомним, что вертикальные ПЗС-регистры фотомишени матрицы ПЗС с организацией «строчный перенос» нечувствительны к свету благодаря изолирующему маскированию, поэтому перенесенные фотозаряды накопленного кадра могут храниться там достаточно продолжительное время.

Если время переноса зарядов составляет величину τ1, то после его завершения на выходе «IRDY*» датчика ДТС 1-3 будет сформирован одиночный импульс (см. фиг.6б) - сигнал готовности изображения.

Этот сигнал по линии связи 2 транслируется на приемную сторону телевизионной системы и поступает в компьютер 4. В компьютере с задержкой τ2, установленной в блоке сопряжения интерфейса, вырабатывается выходной сигнал запроса изображения (см. фиг.6г), который по линии связи 2 поступает на вход «IRQ*» датчика ДТС 1-3 телевизионной камеры 1.

Далее, когда низкий уровень в сигнале запроса изображения совпадает с окончанием ближайшего строчного синхроимпульса (см. момент t3 на фиг.6в), начинается считывание зарядового рельефа информационного кадра, которое продолжается в течение интервала t3…t4. В результате на выходе «видео» («LV2») датчика ДТС 1-3, а следовательно, и на выходе «видео» («LV») телевизионной камеры 1 формируется видеосигнал одиночного кадра (см. фиг.6е). Отметим, что длительность этого сигнала с учетом кадрового гасящего импульса составляет Тк и соответствует периоду полукадров по телевизионному стандарту.

Параллельно с видеосигналом одиночного кадра на выходе «IACK» датчика ДТС 1-3 вырабатывается одиночный положительный импульс - сигнал квитирования (подтверждения) изображения (см. фиг.6д), длительность которого составляет интервал (t3…t4).

Далее сигналы «LV» и «IACK» транслируются по линии связи 2 на приемную сторону телевизионной системы, а там поступают в компьютер 4.

Приходящий сигнал «IACK» обеспечивает автоматический переход в работающей компьютерной программе AVerTV в закладку «Снимок». Поэтому в интервале (t3…t4) выполняется запись видеосигнала одиночного кадра («LV»), а затем его сохранение в папке компьютерной памяти.

В момент t5 (см. фиг.6г) низкий уровень в сигнале «IRQ*» заканчивается. Возникающий положительный перепад напряжения устанавливает RS-триггер 1-19 в состояние «0». В результате высокий логический уровень напряжения поддерживается на входе «MS*» датчика ДТС 1-3, а телевизионная камера 1 из режима «MOHOSHOT» возвращается в режим «TV».

Отметим, что в момент t6 возникающий положительный перепад напряжения в сигнале «IRDY*» (см. фиг.6б) осуществляет сброс тревоги в детекторе 1-4 движение, восстанавливая уровень логической «1» на его выходе.

В результате телевизионная система переходит из режима работы «2+3» в режим «2».

Если затем в результате суточного перехода «ночь-день» освещенность на объекте увеличится, то заявляемая система автоматически вновь перейдет из режима «2» в режим «1».

Вернемся к вопросу реализации оптимального накопления информационных зарядов в датчике ДТС 1-3 в режиме «MONOSHOT».

Для этого выполняется калибровка телевизионной камеры.

Сначала телевизионная камера 1 должна работать в режиме «TV». Перед оптическим блоком 1-1 устанавливается тест-таблица, а ее освещенность в белом Емакс обеспечивает максимальный размах видеосигнала, формируемого датчиком ДТС 1-3, т.е. соответствие его критерию максимума отношения сигнал/шум.

Далее телевизионная камера 1 переводится в режим «MONOSHOT». При этом величина напряжения, вводимого через установочные входы в счетчики формирователя 1-15, регулируется так, чтобы при достижении максимального числа счета и возникновения выходного импульса переноса со старшего разряда длительность накопления матрицы ПЗС составляла бы один полукадр по телевизионному стандарту, т.е. Тк (20 мс).

Необходимо отметить, что для выполнения этих измерений потребуется запоминающий осциллограф, а сами измерения будут достаточно трудоемкими.

Тогда, если освещенность объекта съемки E1 будет меньше, чем Емакс, то при достижении максимального числа счета выходной импульс переноса появится позже, в момент t2 (см. фиг.5в), а длительность накопления ПЗС составит (t1…t2)>Тк.

Если освещенность объекта съемки снизить еще, т.е. Е21, то пропорционально позднее, в момент t3 (см. фиг.5д), появится импульс переноса, а длительность накопления (t1…t3) соответственно увеличится.

Необходимо отметить, что автоматический выбор максимального времени накопления , которое соответствует предельно низкой освещенности Емин объекта съемки, как и длительность хранения в матрице ПЗС накопленных зарядов, должны учитывать технологические ограничения фотоприемника по плотности тока термогенерации (темнового тока) и шуму считывания преобразователя «заряд - напряжение».

Поэтому технически обоснованный максимальный отсчет суммарного времени «накопления - хранения» при нормальной температуре для современных матриц ПЗС составляет (1…10) с.

С учетом этих соображений выбирается и максимальная емкость счетчиков формирователя 1-15 для датчика ДТС 1-3.

Работа охранной телевизионной системы «день-ночь», в которой применено другое техническое решение оптического блока 1-1 (см. фиг.3), не отличается от рассмотренной в описании выше. Однако здесь имеет место погрешность в виде ошибки смещения геометрического центра увеличенного (монохромного) изображения относительно геометрического центра нормального (цветного) изображения. Но, следует отметить, что абсолютная величина этой ошибки снижается с увеличением дальности телевизионного контроля и фокусных расстояний объективов, а поэтому может быть вполне допустимой.

По сравнению с аналогом [1] в заявляемой охранной телевизионной системе в момент нарушения выполняется телевизионное фотографирование контролируемого пространства с экспозицией, обеспечивающей для снимка изображения повышенное отношение сигнал/шум.

В настоящее время все блоки данного решения освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью, поэтому следует считать предлагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.

Источники информации

1. Патент РФ №2234818, МПК H04N 7/18, G08B 13/196. Охранная телевизионная система «день-ночь» / В.М.Смелков, Г.А.Камышев, М.Я.Орловский // БИ №23. - 2004.

2. Заявка Франции №2589301 от 28.10.1985. Устройство электронной обтюрации. Заявитель - фирма i2S (Франция). Реферат заявки опубликован в бюллетене «Передача изображения, телевидение», выпуск 136. МКИ H04N, №12, Москва, 1987.

3. Руководство пользователя по камере iMC 500. Изготовитель - фирма i2S (Франция), 1987.

4. Руководство по быстрой установке продукта Aver TV 307 от компании AverMedia TECHNOLOGIES, Inc. (Тайвань).

5. Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке №2010120340(028896) от 06.04.2011, МПК H04N 5/00. Телевизионное устройство для обнаружения подвижных объектов / В.М.Смелков.

6. Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС / Перевод с англ. - М.: Мир, 1985.

7. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Челябинск: Металлургия, 1988.

1. Охранная телевизионная система «день-ночь», содержащая на передающей стороне телевизионную камеру, состоящую из последовательно расположенных оптического блока и двух датчиков телевизионных сигналов (ДТС), выполненных на основе матриц приборов с зарядовой связью (матриц ПЗС), а также детектора движения, блока коммутации, последовательно соединенных селектора синхроимпульсов и формирователя импульсов (ФИ) записи и сброса, последовательно соединенных первого пикового детектора, блока выборки-хранения и компаратора, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению, причем фотомишень первого ДТС оптически связана с первым выходом оптического блока, а фотомишень второго ДТС - со вторым выходом оптического блока, при этом выход «видео» первого ДТС, являющийся датчиком цветного сигнала изображения, подключен соответственно к входу селектора синхроимпульсов, к информационному входу первого пикового детектора и к первому информационному входу блока коммутации, а выход «видео» второго ДТС, являющийся датчиком черно-белого сигнала изображения, подключен ко второму информационному входу блока коммутации, при этом управляющий вход блока выборки-хранения подключен к первому выходу ФИ, второй выход которого подключен к управляющему входу первого пикового детектора, а на приемной стороне - формирователь сигнала тревоги и персональный компьютер, а между блоками передающей и приемной стороны - линию связи, выполняющую по двум жилам кабеля соединения выхода «видео» и выхода «сигнал регистрации движения» телевизионной камеры соответственно с входом «видео» на компьютере и с входом «сигнал регистрации движения» на формирователе сигнала тревоги, отличающаяся тем, что в телевизионную камеру введены второй пиковый детектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), формирователь длительности накопления, одновибратор, первый и второй RS-триггеры, инвертор, элемент «И» и элемент «ИЛИ», при этом выход детектора движения подключен соответственно к входу инвертора и к первому входу элемента «И», второй вход которого подключен к выходу компаратора, а выход элемента «И» - к управляющему входу блока коммутации, выход которого является выходом «видео» телевизионной камеры, а выход инвертора - выходом «сигнал регистрации движения» телевизионной камеры, при этом выход «видео» второго ДТС подключен соответственно к входу детектора движения и к информационному входу второго пикового детектора, управляющий вход которого объединен с входом одновибратора и входами «S» первого и второго RS-триггеров и подключен к выходу инвертора, а выход второго пикового детектора подключен к информационному входу АЦП, выход которого подключен к установочному входу формирователя длительности накопления, разрешающий вход которого подключен к выходу одновибратора, управляющий вход формирователя длительности накопления подключен к инверсному выходу первого RS-триггера, тактовый вход формирователя длительности накопления объединен с тактовым входом АЦП и подключен к выходу «сигнал строчных синхроимпульсов» второго ДТС, а выход формирователя длительности накопления подключен к входу «R» первого RS-триггера и соответственно к входу «сигнал накопления кадра» второго ДТС, вход «сигнала запрос изображения» которого подключен к входу «R» второго RS-триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу элемента «ИЛИ», второй вход которого подключен к выходу одновибратора, а выход элемента «ИЛИ» - к входу «выбор режима работы» второго ДТС, выход которого «сигнал готовности изображения» подключен к управляющему входу детектора движения, при этом для второго ДТС вход «сигнал запроса изображения», вход «сигнал квитирования изображения» и выход «сигнал готовности изображения» являются соответствующими входами и выходом для телевизионной камеры, а в линию связи введены дополнительные три жилы кабеля для выполнения соединений выхода «сигнал запроса изображения» на компьютере с входом этого сигнала на телевизионной камере, выхода «сигнал готовности изображения» на телевизионной камере с входом этого сигнала на компьютере и выхода «сигнал квитирования изображения» на телевизионной камере с входом этого сигнала на компьютере.

2. Охранная телевизионная система по п.1, отличающаяся тем, что оптический блок содержит светоделитель, корректирующий светофильтр, первый объектив и второй объектив, фокусные расстояния которых различны, при этом светоделитель выполнен в виде призмы с двумя светоделительными гранями, расположенными под углом 30°, при этом первая светоделительная грань призмы является входом светоделителя, вторая светоделительная грань - первым выходом светоделителя, третья грань призмы, расположенная под углом 60° по отношению к первой ее грани, - вторым выходом светоделителя, а корректирующий светофильтр выполнен в виде призмы с одной спектроделительной гранью, которая является входом корректирующего светофильтра и расположена под углом 30° по отношению к ее второй грани, которая является выходом корректирующего светофильтра, при этом первый выход светоделителя оптически связан с входом корректирующего светофильтра, причем вторая светоделительная грань призмы светоделителя установлена вплотную к спектроделительной грани призмы корректирующего светофильтра, выход которого оптически связан с первым объективом, а второй выход светоделителя оптически связан со вторым объективом, при этом вход светоделителя является входом оптического блока, выход первого объектива - первым выходом оптического блока, выход второго объектива - вторым выходом оптического блока, а отношение фокусного расстояния второго объектива к фокусному расстоянию первого объектива определяет кратность масштабирования оптического блока.

3. Охранная телевизионная система по п.1, отличающаяся тем, что оптический блок содержит первый объектив и второй объектив, фокусные расстояния которых различны, а также корректирующий светофильтр, выполненный в виде плоскопараллельной пластинки, при этом первый объектив оптически связан с корректирующим светофильтром, выход которого является первым выходом оптического блока, а выход второго объектива - вторым выходом оптического блока, входной зрачок первого объектива и входной зрачок второго объектива образуют вход оптического блока, а отношение фокусного расстояния второго объектива к фокусному расстоянию первого объектива определяет кратность масштабирования оптического блока.

4. Охранная телевизионная система по п.1, отличающаяся тем, что детектор движения выполнен в составе второго ДТС.

5. Охранная телевизионная система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что фокусные расстояния первого и второго объективов одинаковы, а кратность масштабирования оптического блока равна единице.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к телевизионной технике и преимущественно может быть использовано в системах контроля, наблюдения и обнаружения подвижных объектов, а также в других устройствах телевизионной автоматики, которые выполнены с использованием фотоприемника в виде матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС).

Изобретение относится к вычислительной технике. .

Изобретение относится к области дистанционного контроля заполненности цистерн наливным грузом и определения веса указанного груза на подвижном железнодорожном транспорте.

Изобретение относится к камере, в частности видеокамере, содержащей модуль датчика изображения, соответствующий объектив и держатель. .

Изобретение относится к области наблюдения за движущимися объектами. .

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к дистанционному контролю габаритов перевозимого груза на железнодорожном транспорте. .

Изобретение относится к анализу телевизионных изображений и может быть использовано в системах видеонаблюдения. .

Изобретение относится к телевизионным камерам, работающим в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов, когда в поле зрения камеры могут находиться одновременно сильно и слабо освещенные объекты и/или объекты с резким отличием по яркости.

Изобретение относится к области радиоэлектронной охраны территориально-распределенных объектов с использованием пункта централизованной охраны и объектовых средств охранной сигнализации, дополненных средствами воздушного видеонаблюдения.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики. .

Изобретение относится к системам видеонаблюдения

Изобретение относится к средствам видеонаблюдения

Изобретение относится к способу защиты границы территории

Изобретение относится к охранным средствам открытых периметров объектов на железнодорожном транспорте и может быть использовано, в частности, для охраны тяговых подстанций

Изобретение относится к охранным средствам видеонаблюдения и может быть использовано для защиты от несанкционированного доступа на охраняемые объекты, например, жилые квартиры и помещения

Изобретение относится к устройству обнаружения и мониторинга опасности со встроенной дисплейной системой
Изобретение относится к области обеспечения безопасности функционирования подвижного состава железнодорожного транспорта

Изобретение относится к способу для контроля окружающей среды посредством множества датчиков, в котором система управления принимает информацию от одного или более датчиков из упомянутого множества и использует упомянутую информацию для того, чтобы контролировать упомянутую окружающую среду. Техническим результатом является повышение надежности систем наблюдения, в частности систем видеонаблюдения, обеспечивая динамическую адаптацию системы всякий раз, когда датчик не может быть использован системой. Указанный технический результат достигается тем, что способ содержит стадию настройки, на которой оператор создает модель окружающей среды, определяя множество ячеек, соответствующих областям упомянутой окружающей среды, и затем создает связи "ячейки/датчики", определяя для каждого датчика, по меньшей мере, одно возможное положение, которое ассоциативно связано с, по меньшей мере, одной ячейкой. Для каждого положения оператор присваивает датчику оценку контроля для ассоциативно связанной с ним ячейки. Способ также содержит рабочую стадию, на которой система управления, для того, чтобы выполнять функцию наблюдения, находит те датчики, которые могут быть использованы для выполнения запрашиваемой функции наблюдения и управляет ими, основываясь на оценках контроля и связях "ячейки/датчики". 18 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к телевизионной технике и преимущественно может быть использовано в охранных системах контроля, наблюдения и обнаружения подвижных объектов, которые выполнены с использованием фотоприемников в виде матриц приборов с зарядовой связью (матриц ПЗС) и компьютеров. Техническим результатом является повышение качества изображения общего вида путем увеличения отношения сигнал/шум на выходе матрицы ПЗС первого датчика телевизионного сигнала (ДТС) за счет суммирования в его секции памяти зарядовых пакетов, сформированных в фотоприемной секции. Технический результат в заявляемой системе достигается тем, что в состав компьютера введена плата видео, в телекамере первый ДТС выполнен на основе матрицы ПЗС с организацией «строчно-кадровый перенос», а введением дополнительного формирователя импульсов для организации тактового питания фотоприемника обеспечено суммирование в секции памяти зарядовых сигналов, накопленных в его фотоприемной секции. В результате для изображения общего вида отношение сигнал/шум увеличивается пропорционально увеличению для них энергии полезного сигнала, т.е. числу складываемых кадров накопления. 4 з.п. ф-лы, 10 ил., 2 табл.

Изобретение относится к системам видеонаблюдения, в частности к технологии воспроизведения записи видеонаблюдения и управления воспроизведением записи видеонаблюдения. Техническим результатом является сокращение времени воспроизведения записи видеонаблюдения без потери значимой информации. Указанный технический результат достигается тем, что система для управления воспроизведением содержит: средство выполнения видеозаписи, средство обнаружения движения и средство воспроизведения видеозаписи, при этом средство выполнения видеозаписи выполнено с возможностью выполнения, записи видеонаблюдения; средство обнаружения движения выполнено с возможностью распознавания изображения видеозаписи в реальном масштабе времени и с возможностью маркирования временного индекса для динамического кадра (динамических кадров) видеозаписи в процессе выполнения записи видеонаблюдения средством выполнения видеозаписи; и средство воспроизведения видеозаписи выполнено с возможностью получения временного индекса от средства обнаружения движения и с возможностью воспроизведения динамического кадра (динамических кадров) записи видеонаблюдения в соответствии с временным индексом в процессе воспроизведения записи видеонаблюдения. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх