Телевизионная камера для наблюдения в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов



Телевизионная камера для наблюдения в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов
Телевизионная камера для наблюдения в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов
Телевизионная камера для наблюдения в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов
Телевизионная камера для наблюдения в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов
Телевизионная камера для наблюдения в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов
Телевизионная камера для наблюдения в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов
Телевизионная камера для наблюдения в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов
Телевизионная камера для наблюдения в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов

 


Владельцы патента RU 2472299:

Смелков Вячеслав Михайлович (RU)

Изобретение относится к телекамерам, выполненным на основе двух матриц приборов с зарядовой связью (матриц ПЗС). Техническим результатом является исключение блюминга выходного комбинированного изображения вне «окна» при максимально возможных облученностях передаваемой сцены путем устранения причины возникновения уровня накапливаемых зарядов в фотоприемнике выше допустимого. Технический результат достигается введением в телекамеру соединенных последовательно разностного усилителя и выполненной на основе электрохромного прибора светорегулирующей ячейки, которая расположена на оптическом отрезке между первым выходом светоделителя и фотомишенью первого датчика. Уровень максимального зарядового рельефа на фотомишени первого датчика управляется по цепи обратной связи: видеосигнал первого датчика - выходное напряжение пикового детектора - выходное напряжение разностного усилителя - коэффициент пропускания светорегулирующей ячейки - облученность матрицы ПЗС. В результате достигается равновесное состояние матрицы ПЗС первого датчика, при котором ее стоковая область успешно справляется с отводом избыточных зарядов, а расплывание ее видеосигнала вне «окна», а следовательно, и выходного комбинированного изображения телекамеры не происходит. 8 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к телекамерам, выполненным на основе двух преобразователей «свет - сигнал» в виде матриц приборов с зарядовой связью (матриц ПЗС) и работающим в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов. Эти условия означают, что в поле зрения телекамеры могут находиться одновременно сильно- и слабоосвещенные объекты и/или объекты с резким отличием по яркости.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать телекамеру [1], содержащую последовательно расположенные и оптически связанные объектив и светоделитель, а также первый датчик телевизионного сигнала, второй датчик телевизионного сигнала, селектор синхроимпульсов, формирователь сигнала «окошко», RS-триггер, счетчик, последовательно соединенные пиковый детектор и компаратор, опорный вход которого подключен к первому пороговому напряжению, коммутатор сигналов и коммутатор-смеситель, причем первый выход светоделителя оптически связан с фотомишенью первого датчика, а второй выход светоделителя - с фотомишенью второго датчика, вход «синхро» второго датчика подключен к выходу «синхро» первого датчика, выход «видео» которого подключен соответственно к входу селектора синхроимпульсов, информационному входу пикового детектора и к первому информационному входу коммутатора-смесителя, второй информационный вход которого подключен к выходу «видео» второго датчика, а третий информационный вход, объединенный с входом «строб» пикового детектора, - к выходу формирователя сигнала «окошко», вход строчной и вход кадровой синхронизации которого подключены соответственно к первому и второму выходам селектора синхроимпульсов, при этом второй выход селектора подключен к тактовому входу счетчика, управляющий вход которого подключен к выходу компаратора, вход очистки счетчика - к «S»-входу RS-триггера, а выход разрядов счетчика - к входу информационному входу коммутатора сигналов, управляющий вход которого соединен с первым управляющим входом первого датчика сигнала и подключен к прямому выходу RS-триггера, «S»-вход которого подключен к входу «сброс» пикового детектора, а выход коммутатора сигналов подключен ко второму управляющему входу первого датчика, при этом геометрические размеры фотомишеней первого и второго датчиков одинаковы, проекции оптического кадра объектива на фотомишенях совпадают, а кратность масштабирования комбинированного изображения равна единице, «S»-вход RS-триггера является входом «пуск», «R»-вход RS-триггера - входом «стоп», а выход «видео» коммутатора-смесителя - выходом «видео» телекамеры.

Телекамера прототипа формирует композитный видеосигнал комбинированного изображения, который является результатом синтеза изображений, вырабатываемых первым и вторым датчиками. В расположенном по центру «окне» комбинированного изображения формируется изображение от сильно освещенного и/или яркого (светлого) объекта, а вне «окна» - изображение от низкоосвещенного и/или темного сюжета.

Недостаток прототипа - расплывание (блюминг) выходного комбинированного изображения на пространственной области вне «окна» из-за ограниченных возможностей стоковой области современной матрицы ПЗС для возникающих избыточных зарядов при максимально возможных облученностях передаваемой сцены.

Задача изобретения - исключение блюминга выходного комбинированного изображения вне «окна» при максимально возможных облученностях передаваемой сцены путем устранения причины возникновения уровня накапливаемых зарядов в фотоприемнике выше допустимого.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемую телекамеру, которая содержит последовательно расположенные и оптически связанные объектив и светоделитель, а также первый датчик телевизионного сигнала, второй датчик телевизионного сигнала, селектор синхроимпульсов, формирователь сигнала «окошко», RS-триггер, счетчик, последовательно соединенные пиковый детектор и компаратор, опорный вход которого подключен к первому пороговому напряжению, коммутатор сигналов и коммутатор-смеситель, причем первый выход светоделителя оптически связан с фотомишенью первого датчика, а второй выход светоделителя - с фотомишенью второго датчика, вход «синхро» второго датчика подключен к выходу «синхро» первого датчика, выход «видео» которого подключен соответственно к входу селектора синхроимпульсов, информационному входу пикового детектора и к первому информационному входу коммутатора-смесителя, второй информационный вход которого подключен к выходу «видео» второго датчика, а третий информационный вход, объединенный с входом «строб» пикового детектора, - к выходу формирователя сигнала «окошко», вход строчной и вход кадровой синхронизации которого подключены соответственно к первому и второму выходам селектора синхроимпульсов, при этом второй выход селектора подключен к тактовому входу счетчика, управляющий вход которого подключен к выходу компаратора, вход очистки счетчика - к «S»-входу RS-триггера, а выход разрядов счетчика - к входу информационному входу коммутатора сигналов, управляющий вход которого соединен с первым управляющим входом первого датчика сигнала и подключен к прямому выходу RS-триггера, «S»-вход которого подключен к входу «сброс» пикового детектора, а выход коммутатора сигналов подключен ко второму управляющему входу первого датчика, при этом геометрические размеры фотомишеней первого и второго датчиков одинаковы, проекции оптического кадра объектива на фотомишенях совпадают, а кратность масштабирования комбинированного изображения равна единице, «S»-вход RS-триггера является входом «пуск», «R»-вход RS-триггера - входом «стоп», а выход «видео» коммутатора-смесителя - выходом «видео» телекамеры, введены соединенные между собой последовательно разностный усилитель и выполненная на основе электрохромного прибора светорегулирующая ячейка, которая расположена на оптическом отрезке между первым выходом светоделителя и фотомишенью первого датчика, причем первый вход разностного усилителя подключен к выходу пикового детектора, а второй вход разностного усилителя - ко второму пороговому напряжению, при этом пространственное положение и геометрические размеры светорегулирующей ячейки соответствуют временному размещению в растре и параметрам в единицах времени, установленным для сигнала «окошко».

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая телекамера отличается следующими признаками:

- наличием в ее составе новых блоков, в том числе: разностного усилителя и светорегулирующей ячейки;

- наличием новой связи между новыми блоками и новых связей между новыми блоками и отдельными блоками прототипа;

- формой выполнения светорегулирующей ячейки в части ее геометрических размеров;

- пространственным положением светорегулирующей ячейки относительно других блоков (светоделителя и первого датчика).

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

В предлагаемом решении уровень максимального зарядового рельефа на фотомишени первого датчика управляется по цепи обратной связи: видеосигнал первого датчика - выходное напряжение пикового детектора - выходное напряжение разностного усилителя - коэффициент пропускания светорегулирующей ячейки - облученность матрицы ПЗС. Поэтому уровень накапливаемых зарядов не может достигнуть того предельного значения, выше которого стоковая область матрицы ПЗС уже не справляется с избыточными зарядами.

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

На фиг.1 изображена структурная схема заявляемой телекамеры; на фиг.2 приведена электрическая схема разностного усилителя; на фиг.3 и фиг.4 показаны электрическая схема пикового детектора и эпюры сигналов, поясняющих управление его стробированием; на фиг.5 представлено взаимное расположение светоделителя и светорегулирующей ячейки; на фиг.6 - типовая характеристика пропускания светорегулирующей ячейки; на фиг.7 - электрическая схема счетчика; на фиг.8 - фрагмент структурной схемы телекамеры, иллюстрирующий возможный вариант подачи видеосигнала на пиковый детектор.

Заявляемая телевизионная камера (см. фиг.1) содержит последовательно расположенные и оптически связанные объектив 1 и светоделитель 2, первый выход которого оптически связан с фотомишенью первого датчика 3 телевизионного сигнала, а второй выход светоделителя 2 - с фотомишенью второго датчика 4 телевизионного сигнала, а также последовательно соединенные селектор 5 синхроимпульсов и формирователь 6 сигнала «окошко», RS-триггер 7, счетчик 8, последовательно соединенные пиковый детектор 9 и компаратор 10, опорный вход которого подключен к первому пороговому напряжению Un1, коммутатор сигналов 11, коммутатор-смеситель 12, последовательно соединенные разностный усилитель 13 и светорегулирующую ячейку 14, при этом вход «синхро» датчика 4 подключен к выходу «синхро» датчика 3, выход «видео» которого подключен соответственно к входу селектора 5 синхроимпульсов, информационному входу пикового детектора 9 и к первому информационному входу коммутатора-смесителя 12, второй информационный вход которого подключен к выходу «видео» датчика 4, а третий информационный вход коммутатора-смесителя 12, объединенный с входом «строб» пикового детектора 9, - к выходу формирователя 6 сигнала «окошко», вход строчной и вход кадровой синхронизации которого подключены соответственно к первому и второму выходам селектора 5 синхроимпульсов, при этом второй выход селектора 5 подключен к тактовому входу счетчика 8, управляющий вход которого подключен к выходу компаратора 10, вход очистки счетчика 8 - к «S»-входу RS-триггера 7, а выход разрядов счетчика 8 - к входу информационному входу коммутатора 11, управляющий вход которого подключен к прямому выходу RS-триггера 7 и соединен с первым управляющим входом датчика 3, второй управляющий вход которого подключен к выходу коммутатора 11, при этом выход пикового детектора 9 подключен к первому входу разностного усилителя 13, второй вход которого подключен ко второму пороговому напряжению Un2; выход коммутатора-смесителя 12 является выходом «видео» телекамеры, вход «S» RS-триггера 7 - входом «пуск» телекамеры, а вход «R» RS-триггера 7 - входом «стоп» телекамеры.

На фиг.1 показано, что команды управления на входы «пуск» и «стоп» телекамеры могут быть поданы от персонального компьютера 15 по жилам кабеля линии связи 16. По этой линии связи осуществляется и соединение выхода «видео» телекамеры с входом «видео» на компьютере.

Разностный усилитель 13 предназначен для формирования управляющего напряжения светорегулирующей ячейки 14.

Схема блока 13 (см. фиг.2) может быть выполнена на основе операционного усилителя, как это предложено в работе [2, с.282]. Выходное напряжение разностного усилителя благодаря использованию диода на выходе имеет положительную полярность и определяется уравнением:

Uвых=K(Uвх1-Uвх2),

где K - коэффициент передачи;

Uвх1 - напряжение на первом входе усилителя;

Uвх2 - напряжение на втором входе усилителя (в нашем примере это второе пороговое напряжение Un2).

Номиналы резисторов R1…R4 для этой схемы выбираются по соотношениям:

R2=R1·K; R3=R1/K; R4=R1·K.

Светорегулирующая ячейка 14 предназначена для управляемого ослабления облученности фотомишени первого датчика 3 и может быть выполнена по технологии [3] на основе электрохромного прибора.

Ячейка 14 (см. фиг.5) представляет собой два плоскопараллельных стекла толщиной 2,5 мм, соединенные между собой в кювету так, что между внутренними поверхностями стекол образован зазор порядка 0,1-0,2 мм, заполненный электрохромным материалом ЭХМ-11. Внутренние поверхности стекол покрыты токопроводящим покрытием и образуют электроды, выводы которых расположены снаружи ячейки.

Световая характеристика ячейки 14 (см. фиг.6) определяется свойствами электрохромной жидкости. Изменение коэффициента пропускания от τmax (70%) до τmin (1÷1,5%) составляет для большинства ячеек величину τmaxmin=70÷150 при подаче на выводы постоянного напряжения, регулируемого в пределах U=0÷1,2 B.

Пиковый детектор 9, как и в прототипе, предназначен для запоминания напряжения, пропорционального максимальному уровню видеосигнала, который формируется первым датчиком 3, в кадровой области, расположенной вне «окна».

Возможная электрическая схема пикового детектора 9 (см. фиг.3) выполнена на основе операционного усилителя с использованием технических решений, опубликованных в работе [2, с.283-295].

Особенностью применяемого в этой схеме операционного усилителя является возможность управления рабочей точкой с помощью внешнего напряжения смещения. Когда на вывод внешнего смещения приходит положительный потенциал (логическая «1»), операционный усилитель включен. Если же на этот вывод подано нулевое смещение (логический «0»), то операционный усилитель полностью выключен.

На вход «строб» схемы на фиг.3 поступает положительный импульс, показанный на фиг.4б, который соответствует положению в растре сигнала «окошко». Для пояснения этого на фиг.4а показано временное расположение кадрового синхроимпульса.

Буферный инвертор и транзисторный ключ с общей базой обеспечивают в схеме, изображенной на фиг.3, подачу на вывод внешнего смещения операционного усилителя инвертированного входного сигнала. В результате пиковый детектор 9 запоминает максимальный уровень входного видеосигнала только в определенном временном интервале - вне «окна».

Необходимо отметить, что перед началом очередного цикла работы выполняется обнуление детектора при помощи положительного импульса, подаваемого на вход «сброс».

Светоделитель 2 при взаимно перпендикулярном расположении фотомишеней датчиков 3 и 4, как и в прототипе, состоит из полупрозрачного зеркала, вход которого является входом светоделителя, а первый и второй выходы полупрозрачного зеркала - соответственно первым и вторым выходами светоделителя.

Светоделитель 2 при взаимно параллельном расположении фотомишеней датчиков 3 и 4, как и в прототипе, содержит (см. фиг.5) последовательно расположенные и оптически связанные полупрозрачное зеркало 2-1 и отражающее зеркало 2-2, причем вход полупрозрачного зеркала является входом светоделителя, а выход отражающего зеркала и второй выход полупрозрачного зеркала - соответственно первым и вторым выходами светоделителя.

При конструировании оптической схемы телекамеры целесообразно рассмотреть вопрос о технологической возможности введения (интегрирования) светорегулирующей ячейки в состав светоделителя.

В заявляемом решении датчики телевизионного сигнала 3 и 4, как и в прототипе, синхронизированы в режиме Genlock с привязкой частоты и фазы по сигналу синхронизации приемника (ССП) от датчика 3. Возможна и другая, не показанная на фиг.1, организация внешней синхронизации: по сигналу ССП с выхода «синхро» датчика 4 на вход «синхро» датчика 3.

В качестве датчика 3, как и в прототипе, может быть использована предлагаемая российской фирмой «ЭВС» (г.Санкт-Петербург) бескорпусная камера VSI-746, а в качестве датчика 4 - бескорпусная камера VNI-702 [4], которые выполнены на основе матрицы ПЗС с числом элементов 582×752 и размером мишени по диагонали ½ дюйма. При одинаковых геометрических размерах фотомишеней датчиков 3 и 4 составляющие комбинированного изображения (в «окне» и вне «окна») будут иметь неизменный масштаб.

При необходимости иметь в пределах «окна» увеличенное изображение геометрические размеры фотомишени первого датчика должны превышать соответствующие размеры второго датчика. Пусть размер мишени по диагонали для первого датчика составляет ½ дюйма, а для второго - ¼ дюйма. Тогда кратность масштабирования комбинированного изображения составит ½:¼=2 раза.

Особенностью датчика 3 в заявляемом решении является наличие первого и второго управляющих входов.

Для прибора VSI-746 первым управляющим входом является вывод 20 микросхемы CXD2463R. Если необходимо включить автоматическую регулировку времени накопления (АРВН), нужно подать на этот вывод логический «0», для переключения в режим ручного управления - логическую «1» в уровнях ТТЛ.

Второй управляющий вход прибора VSI-746 образуют выводы 11, 12, 13 микросхемы CXD2463R. Для работы в режиме АРВН эти выводы должны «висеть в воздухе», т.к. на них с помощью высокоомных резистивных делителей поданы соответствующие потенциалы в диапазоне 1,3-3,5 Вольт. Если необходимо переключение восьми значений фиксированных экспозиций в диапазоне от 10 мкс до 10 мс, то на них должны быть поданы кодовые комбинации из нулей («0») и единиц («1»), указанные в приведенной ниже табл.1.

Таблица 1
Номер вывода Время экспозиции (накопления) фотоприемника, мкс
10,0 100,0 200,0 500,0 1000,0 2000,0 4000,0 10000,0
Кодовая комбинация
11 0 1 0 1 0 1 0 1
13 0 0 1 1 0 0 1 1
12 0 0 0 0 1 1 1 1

Необходимые кодовые комбинации могут быть выполнены, как и в прототипе, при помощи трехразрядного счетчика 8 (см. фиг.7), выход «А» которого подключен к выводу 11 микросхемы CXD2463R, а выводы «В» и «С» счетчика - соответственно к выводу 13 и 12 этой микросхемы.

Счетчик 8 (см. фиг.7) является счетчиком не циклического типа, а самоостанавливающимся. Схема счетчика выполнена на основе технического решения, предложенного в работе [5, с.172-173].

Счетчик 8 содержит первый (Т1), второй (Т2) и третий (Т3) триггеры JK типа, элемент «И», элемент «ИЛИ-НЕ» и элемент «НЕ», при этом прямой выход первого триггера (Q) подключен к счетному входу (CLC) второго триггера, прямой выход (Q) которого подключен к счетному входу (CLC) третьего триггера, JK-входы второго и третьего триггеров соединены между собой и подключены к сигналу логической «1», прямой выход (Q) третьего триггера подключен к первому входу элемента «И», второй вход которого подключен к прямому выходу второго триггера, третий вход элемента «И» - к прямому выходу первого триггера, а выход элемента «И» - к первому входу элемента «ИЛИ-НЕ», выход которого подключен к соединенным между собой JK-входам первого триггера, вход очистки (CLR) которого соединен с входами очистки (CLR) второго и третьего триггеров и подключен к выходу элемента «НЕ», вход которого является входом очистки счетчика, счетный вход (CLC) первого триггера - тактовым входом счетчика, второй вход элемента «ИЛИ-НЕ» - управляющим входом счетчика, а прямые выходы первого, второго и третьего триггеров - выходом разрядов счетчика.

Счетчик 8 начинает счет с двоичного числа «000», который гарантируется кратковременной подачей на входы очистки триггеров сигнала логического «0». Затем следует число «100», потом «010» и т.д., как приведено в табл.1.

Если в процессе счета на первом входе элемента «ИЛИ-НЕ» появится внешний сигнал логической «1», то на J и К-входах первого триггера будет сформирован сигнал логического «0», что приведет к блокировке и остановке счетчика.

Если же в процессе счета на первом входе элемента «ИЛИ-НЕ» удерживается сигнал логического «0», то при достижении числа «111» на выходе элемента «И» установится сигнал логической «1». Этот сигнал, подаваемый на второй вход элемента «ИЛИ-НЕ», установит на его выходе сигнал логического «0». В результате будет также обеспечена остановка счетчика.

Формирователь 6 предназначен для получения на выходе сигнала «окошко» с форматом (А×В),

где A и B - соответственно размеры «окна» в растре по горизонтали и вертикали.

В пределах растра «окно» занимает центральный фрагмент, а его размеры связаны с размерами растра следующими соотношениями:

A=X/(2…3); B=Y/(2…3),

где X и Y - размеры растра по горизонтали и вертикали соответственно.

Формирование сигнала «окошко» целесообразно выполнить цифровым методом, например, на базе широко применяемого в России процессора PIC16C73-201/SP.

Компаратор 10, как и в прототипе, предназначен для сравнения по уровню информационного сигнала с выхода пикового детектора 9 и порогового напряжения Un1 со скачкообразным изменением выходного напряжения в случае, когда информационный сигнал больше Un1.

Коммутатор 11, как и в прототипе, обеспечивает при подаче на его управляющий вход логической «1» подключения сигналов двоичного числа с выхода разрядов счетчика 8 на второй управляющий вход первого датчика 3. Когда на управляющем входе коммутатора 11 присутствует логический «0», второй управляющий вход датчика 3 оказывается изолированным от счетчика 8.

RS-триггер 7, как и в прототипе, является логическим триггерным устройством RS-типа с высоким активным уровнем сигнала на входах управления.

Селектор 5 синхроимпульсов, как и в прототипе, формирует на первом выходе кадровые синхроимпульсы, а на втором выходе - строчные синхроимпульсы. Если готовая к применению микросхема селектора позволяет получить дополнительно (на третьем выходе) и видеосигнал, то целесообразно на информационный вход пикового детектора 9 подавать именно этот сигнал изображения, как показано на фиг.8.

Объектив 1 и коммутатор-смеситель 12 по назначению и схемотехническому исполнению ничем не отличаются от блоков этих наименований в прототипе.

Телекамера (см. фиг.1) работает следующим образом. Предположим, что дистанционное управление работой телекамеры осуществляется с компьютера 15 по линии связи 16. Наименования формируемых команд управления и характеристика транслируемых сигналов представлены в табл.2.

Таблица 2
Наименование команды Сигнал
«Пуск» Кратковременная логическая «1»
«Стоп» Кратковременная логическая «1»

Отметим, что целесообразно осуществлять подачу указанных команд через унифицированный интерфейс, например RS-232. Добавим, что на экране монитора компьютера 15 может воспроизводиться видеосигнал, формируемый телекамерой, что легко обеспечивается, например, если используется компьютер с операционной системой Windows ХР, в котором установлен продукт серии AVerTV [6].

В поле зрения камеры могут одновременно находиться сильно и слабо освещенные объекты и/или объекты с резким отличием по яркости. Предварительно камера ориентируется так, чтобы сильноосвещенные или яркие объекты воспринимались в центральной части ее угла зрения.

Как и в прототипе, входное оптическое изображение по оптическому пути: объектив 1, вход светоделителя 2, первый выход светоделителя 2 проецируется на фотомишень датчика 3. Одновременно это изображение по другому оптическому пути: объектив 1, вход светоделителя 2, второй выход светоделителя 2 проецируется на фотомишень датчика 4.

Как и в прототипе, в результате фотоэлектрического преобразования оптическое изображение каждого из датчиков преобразуется далее в соответствующие видеосигналы, а из полного телевизионного сигнала, формируемого на выходе датчика 3, селектор 5 выделяет строчные и кадровые синхроимпульсы. На выходе формирователя 6 вырабатывается импульсный сигнал «окошка» положительной полярности, который обеспечивает на выходе коммутатора-смесителя 12 формирование полного телевизионного сигнала комбинированного изображения, состоящего из видеосигнала от датчика 4 в границах «окна» и видеосигнала от датчика 3 на его остальной части.

Следует добавить, что автоматические регулировки времени накопления (АРВН) фотоприемников, как для датчика 3, так и для датчика 4, установят по сильноосвещенному или яркому сюжету практически одинаковую величину текущей экспозиции в обоих каналах. Но из-за малой и неоптимальной величины времени накопления фотоприемника датчика 3 это приведет к неизбежному ограничению динамического диапазона градаций яркости для объектов контроля, передаваемых в комбинированном изображении вне «окна».

Отметим, что из-за низкого уровня видеосигнала на входе пикового детектора 9 его выходное напряжение сигнала существенно меньше величин пороговых напряжений Un1 и Un2, а поэтому не вызывает изменений на выходе компаратора 10 и разностного усилителя 13.

Для повышения динамического диапазона изображения на вход «пуск» телекамеры подается положительный импульс. За время действия импульса обеспечивается очистка счетчика 8, который на выходе разрядов формирует число «000», а также выполняется обнуление пикового детектора 9.

На прямом выходе RS-триггера 7 устанавливается сигнал логической «1». Последний подается на управляющий вход коммутатора 11 и на первый управляющий вход датчика 3. Поэтому схема АРВН в датчике 3 отключается, а его второй управляющий вход оказывается подключенным к выходу разрядов счетчика 8. Время накопления фотоприемника датчика 3 (см. табл.1) устанавливается равным 10 мкс.

Счетчик 8 выполняет прямой счет кадровых синхроимпульсов, а при каждом изменении выходного числа время накопления фотоприемника датчика 3 последовательно увеличивается. Поэтому возрастает видеосигнал, вырабатываемый датчиком 3 для темных и/или низкоосвещенных объектов.

Пиковый детектор 9 регулярно (с периодом полукадров) регистрирует увеличение видеосигнала, а компаратор 10 сравнивает этот отсчет с первым пороговым напряжением Un1.

Допустим, что в некоторый момент выходное напряжение пикового детектора 9 превысит величину Un1. Тогда компаратор 10 опрокидывается, а на его выходе устанавливается сигнал логической «1». В результате счетчик 8 останавливается, а на втором управляющем входе датчика 3 фиксируется двоичное число, определяющее оптимальное значение времени накопления фотоприемника применительно для сюжетов наблюдаемой сцены, расположенных вне «окна».

Если при этом параметре накопления матрицы ПЗС облученность ее мишени в пределах «окна» достаточно высокая, то выходное напряжение пикового детектора 9 может достигнуть второго порогового значения Un2, величина которого заведомо больше значения Un1. Поэтому появится сигнал напряжения на выходе разностного усилителя 13. Это управляющее напряжение снизит коэффициент пропускания τ светорегулирующей ячейки 14, а следовательно, уменьшится и максимальная облученность мишени фотоприемника датчика 3 в пределах «окна».

В результате будет достигнуто равновесное состояние матрицы ПЗС датчика 3, при котором ее стоковая область успешно справляется с отводом избыточных зарядов, а расплывания ее видеосигнала вне «окна», а следовательно, и выходного комбинированного изображения телекамеры не происходит.

Если условия сложного освещения и/или сложной яркости объектов для телекамеры прекратятся, например высокая облученность наблюдаемой сцены будет присутствовать во всем угловом поле зрения, то следует подать на вход «стоп» положительный импульс. Тогда на прямом выходе RS-триггера 7 установится сигнал логического «0», а в датчике 3 будет восстановлено функционирование схемы АРВН.

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

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент №2305376 РФ, MПК H04N 5/225, G08B 13/196. Телевизионная камера для наблюдения в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов / В.М.Смелков // БИ - 2007. - №24.

2. Ленк Дж. Электронные схемы: Практическое руководство. Перевод с англ. - М.: «Мир», 1985.

3. Разработка светорегулирующих ячеек и технологического процесса их изготовления. Технический отчет по теме «Балтика». Новгород (Великий Новгород), 1979.

4. Телевизионные камеры фирмы «ЭВС», каталог, 2005.

5. Токхейм Р. Основы цифровой электроники. Перевод с англ. - М.: «Мир», 1988.

6. Руководство по быстрой установке продукта Aver TV 307 от компании AverMedia TECHNOLOGIES, Inc. (Тайвань), 2006.

1. Телевизионная камера для наблюдения в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов, содержащая последовательно расположенные и оптически связанные объектив и светоделитель, а также первый датчик телевизионного сигнала, второй датчик телевизионного сигнала, селектор синхроимпульсов, формирователь сигнала «окошко», RS-триггер, счетчик, последовательно соединенные пиковый детектор и компаратор, опорный вход которого подключен к первому пороговому напряжению, коммутатор сигналов и коммутатор-смеситель, причем первый выход светоделителя оптически связан с фотомишенью первого датчика, а второй выход светоделителя - с фотомишенью второго датчика, вход «синхро» второго датчика подключен к выходу «синхро» первого датчика, выход «видео» которого подключен соответственно к входу селектора синхроимпульсов, информационному входу пикового детектора и к первому информационному входу коммутатора-смесителя, второй информационный вход которого подключен к выходу «видео» второго датчика, а третий информационный вход, объединенный с входом «строб» пикового детектора, - к выходу формирователя сигнала «окошко», вход строчной и вход кадровой синхронизации которого подключены соответственно к первому и второму выходам селектора синхроимпульсов, при этом второй выход селектора подключен к тактовому входу счетчика, управляющий вход которого подключен к выходу компаратора, вход очистки счетчика - к «S»-входу RS-триггера, а выход разрядов счетчика - к входу информационному входу коммутатора сигналов, управляющий вход которого соединен с первым управляющим входом первого датчика сигнала и подключен к прямому выходу RS-триггера, «S»-вход которого подключен к входу «сброс» пикового детектора, а выход коммутатора сигналов подключен ко второму управляющему входу первого датчика, при этом геометрические размеры фотомишеней первого и второго датчиков одинаковы, проекции оптического кадра объектива на фотомишенях совпадают, а кратность масштабирования комбинированного изображения равна единице, «S»-вход RS-триггера является входом «пуск», «R»-вход RS-триггера - входом «стоп», а выход «видео» коммутатора-смесителя - выходом «видео» телевизионной камеры, отличающаяся тем, что в нее введены последовательно соединенные разностный усилитель и выполненная по технологии электрохромного прибора светорегулирующая ячейка, которая расположена на оптическом отрезке между первым выходом светоделителя и фотомишенью первого датчика, причем первый вход разностного усилителя подключен к выходу пикового детектора, а второй вход разностного усилителя - ко второму пороговому напряжению, при этом пространственное положение и геометрические размеры светорегулирующей ячейки соответствуют временному размещению в растре и параметрам в единицах времени, установленным для сигнала «окошко».

2. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что светоделитель содержит полупрозрачное зеркало, вход которого является входом светоделителя, а первый и второй выходы полупрозрачного зеркала - соответственно первым и вторым выходами светоделителя.

3. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что светоделитель содержит последовательно расположенные и оптически связанные полупрозрачное зеркало и отражающее зеркало, причем вход полупрозрачного зеркала является входом светоделителя, а выход отражающего зеркала и второй выход полупрозрачного зеркала - соответственно первым и вторым выходами светоделителя.

4. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что светорегулирующая ячейка входит в состав светоделителя.

5. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что счетчик содержит первый, второй и третий триггеры JK типа, элемент «И», элемент «ИЛИ-НЕ» и элемент «НЕ», при этом прямой выход первого триггера подключен к счетному входу второго триггера, прямой выход которого подключен к счетному входу третьего триггера, JK-входы второго и третьего триггеров соединены между собой и подключены к сигналу логической «1», прямой выход третьего триггера подключен к первому входу элемента «И», второй вход которого подключен к прямому выходу второго триггера, третий вход элемента «И» - к прямому выходу первого триггера, а выход элемента «И» - к первому входу элемента «ИЛИ-НЕ», выход которого подключен к соединенным между собой JK-входам первого триггера, вход очистки которого соединен с входами очистки второго и третьего триггеров и подключен к выходу элемента «НЕ», вход которого является входом очистки счетчика, счетный вход первого триггера - тактовым входом счетчика, второй вход элемента «ИЛИ-НЕ» - управляющим входом счетчика, а прямые выходы первого, второго и третьего триггеров - выходом разрядов счетчика.

6. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что геометрические размеры фотомишени первого датчика телевизионного сигнала превышают соответствующие размеры второго датчика телевизионного сигнала, а их отношение определяет кратность масштабирования комбинированного изображения.

7. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что информационный вход пикового детектора подключен к третьему выходу селектора синхроимпульсов.

8. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что первый и второй датчики синхронизированы по сигналу синхронизации приемника от второго датчика, выход «синхро» которого подключен к входу «синхро» первого датчика.

9. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что команды управления на входы «пуск» и «стоп» подаются по линии связи от персонального компьютера через унифицированный интерфейс.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к телевизионной технике, а именно к аппаратуре прикладного телевидения, используемой в составе систем поиска, обнаружения и сопровождения удаленных объектов.

Изобретение относится к области оптических систем, а именно систем для формирования излучения лазерных диодов, в частности, в системах подсветки активных 3D камер на лазерных диодах.

Изобретение относится к технике связи, а именно беспроводной связи ближнего радиуса действия. .

Изобретение относится к телевизионной технике и преимущественно может быть использовано для анализа интерферограмм по методу рекурсивной фильтрации сигнала изображения в телевизионных системах, где в качестве датчиков видеосигнала применены матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС).

Изобретение относится к системам захвата трехмерного изображения. .

Изобретение относится к телевизионной технике и преимущественно может быть использовано для анализа интерферограмм оптических изделий, выполняемого в телевизионных системах.

Изобретение относится к телекамерам, выполненным на основе преобразователя «свет - сигнал» в виде матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС) и работающим в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов.

Изобретение относится к устройствам формирования изображения. .

Изобретение относится к мобильным телефонам складного типа, содержащим первую часть и вторую часть. .

Изобретение относится к телекамерам, выполненным на основе матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС)

Изобретение относится к телекамерам, выполненным на основе приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС)

Изобретение относится к телевизионным системам, телекамеры которых выполнены на основе приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС)

Изобретение относится к цифровой видеотехнике, может быть использовано для записи и воспроизведения видеоинформации

Изобретение относится к твердотельному устройству формирования изображения, которое представляет собой устройство с датчиком изображения типа CMOS (КМОП, комплементарный металлооксидный полупроводник)

Изобретение относится к электронному устройству такому, как цифровой фотоаппарат или видеокамера, в котором с корпусом соединен с возможностью поворота подвижный блок

Изобретение относится к телекамерам, работающим в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для съемки изображения

Изобретение относится к телекамерам, выполненным на основе преобразователя «свет-сигнал» в виде матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС) и работающим в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов
Наверх