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



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

 


Владельцы патента RU 2484597:

Смелков Вячеслав Михайлович (RU)

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. Техническим результатом является исключение блюминга видеосигнала при априорно заданной области высокой облученности фотоприемника. Результат достигается введением в телекамеру светорегулирующей ячейки, выполненной на основе электрохромного прибора, блока управления этой ячейкой, формирователя сигнала «окошко» и второго элемента «И». При этом в «окне» кадра - априорно заданной области сверхвысокой (предельной) облученности на фотомишени матрицы ПЗС гарантируется неискаженный уровень зарядового рельефа для этой площади. Одновременно исключается воздействие предельной облученности на процесс накопления зарядов на остальной площади фотомишени. 6 з.п. ф-лы, 8 ил., 3 табл.

 

Предлагаемое 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. 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 датчик телевизионного сигнала, а также последовательно соединенные RS-триггер и коммутатор, последовательно соединенные селектор синхроимпульсов, счетчик-делитель и элемент «И», последовательно соединенные первый компаратор и элемент «ИЛИ», последовательно соединенные блок задержки на кадр (БЗК) и второй компаратор, причем выход «Видео» датчика подключен к входу селектора, выход кадровых синхроимпульсов которого подключен к тактовому входу RS-триггера, прямой выход которого соединен соответственно с первым управляющим входом датчика и со стробирующими входами первого и второго компараторов, опорные входы которых подключены к пороговому напряжению, при этом информационный вход первого компаратора, соединенный с входом БЗК, и соответственно с первым информационным входом коммутатора-смесителя, подключен к выходу «Видео» датчика, второй управляющий вход которого подключен к выходу коммутатора, информационный вход которого подключен к выходу счетчика-делителя; второй информационный вход коммутатора-смесителя подключен к выходу БЗК, первый управляющий вход коммутатора-смесителя - к выходу элемента «И», второй вход которого подключен к прямому выходу RS-триггера; второй управляющий вход коммутатора-смесителя - к выходу элемента «ИЛИ», второй входы которого подключен к выходу второго компаратора; вход «S» RS-триггера является входом «Пуск», вход «R» RS-триггера - входом «Стоп», а выход коммутатора-смесителя - выходом «Видео» телекамеры.

Телекамера прототипа обеспечивает расширение динамического диапазона градаций яркости формируемого изображения путем получения на выходе фотоприемника мультиплексного видеосигнала, смежные кадры в котором созданы при двух различных длительностях накопления матрицы ПЗС, которые оптимальны или близки к оптимальным значениям соответственно для светлых и темных фрагментов сцены.

Недостаток прототипа - расплывание (блюминг) выходного изображения из-за ограниченных возможностей матрицы ПЗС для устранения избыточных зарядов, возникающих в условиях регистрации больших перепадов освещенности и/или яркости сцены.

Задача изобретения - исключение блюминга видеосигнала при априорно заданной области высокой облученности фотоприемника.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемую телекамеру, которая содержит последовательно расположенные и оптически связанные объектив и датчик телевизионного сигнала, а также последовательно соединенные RS-триггер и коммутатор, последовательно соединенные селектор синхроимпульсов, счетчик-делитель и первый элемент «И», последовательно соединенные первый компаратор и элемент «ИЛИ», последовательно соединенные БЗК и второй компаратор, причем выход «Видео» датчика подключен к входу селектора, выход кадровых синхроимпульсов которого подключен к тактовому входу RS-триггера, прямой выход которого соединен соответственно с первым управляющим входом датчика и со стробирующими входами первого и второго компараторов, опорные входы которых подключены к пороговому напряжению, при этом информационный вход первого компаратора, соединенный с входом блока задержки на кадр и соответственно с первым информационным входом коммутатора-смесителя, подключен к выходу «Видео» датчика, второй управляющий вход которого подключен к выходу коммутатора; второй информационный вход коммутатора-смесителя подключен к выходу БЗК, первый управляющий вход коммутатора-смесителя - к выходу первого элемента «И», второй вход которого подключен к прямому выходу RS-триггера; второй управляющий вход коммутатора-смесителя - к выходу элемента «ИЛИ», второй вход которого подключен к выходу второго компаратора; вход «S» RS-триггера является входом «Пуск», вход «R» RS-триггера - входом «Стоп», а выход коммутатора-смесителя - выходом «Видео» телекамеры, введены формирователь сигнала «окошко» (ФСО), второй элемент «И» и соединенные между собой последовательно блок управления ячейкой (БУЯ) и выполненная на основе электрохромного прибора светорегулирующая ячейка, которая расположена в заднем отрезке объектива, причем первый вход ФСО подключен к выходу кадровых синхроимпульсов селектора, второй вход ФСО - к выходу строчных синхроимпульсов селектора, а выход ФСО - к первому входу второго элемента «И», выход которого подключен к третьему входу элемента «ИЛИ», второй вход второго элемента «И» является входом «Перегрузка/Норма» телекамеры и подключен к первому управляющему входу БУЯ, второй управляющий вход которого подключен к выходу счетчика-делителя, а третий управляющий вход БУЯ - к выходу сигнала «Накопление» датчика, 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: формирователя сигнала «окошко», блока управления ячейкой (БУЯ) и самой светорегулирующей ячейки, а также второго элемента «И»;

- наличием новых связей 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 объектива.

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

В предлагаемом решении в «окне» кадра - априорно заданной в пространстве области сверхвысокой (предельной) облученности на фотомишени матрицы ПЗС гарантируется неискаженный уровень зарядового рельефа для этой площади. Одновременно исключается воздействие предельной облученности на процесс накопления зарядов на остальной площади фотомишени.

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 - структурная схема блока управления ячейкой (БУЯ); на фиг.3 - эпюры сигналов, поясняющих работу БУЯ; на фиг.4 - временная диаграмма, поясняющая работу телекамеры; на фиг.5 и 6 - соответственно конструкция и типовая характеристика пропускания светорегулирующей ячейки; фиг.7 - один из возможных вариантов выполнения электрической схемы коммутатора-смесителя; на фиг.8 - возможные варианты реализации по форме области «окошка» на изображении телекамеры.

Заявляемая телевизионная камера (см. фиг.1) содержит последовательно расположенные и оптически связанные объектив 1, светорегулирующую ячейку 15 и датчик 2 телевизионного сигнала; последовательно соединенные RS-триггер 3 и коммутатор 6; последовательно соединенные селектор 4 синхроимпульсов, счетчик-делитель 5 и первый элемент «И» 11; последовательно соединенные первый компаратор 7, опорный вход которого подключен к пороговому напряжению Un, и элемент «ИЛИ» 10; последовательно соединенные БЗК 8 и второй компаратор 9, опорный вход которого подключен к пороговому напряжению Un; последовательно соединенные ФСО 13 и второй элемент «И» 16, причем выход «Видео» датчика 2 подключен соответственно к информационному входу компаратора 7, к входу БЗК 7, к первому информационному входу коммутатора-смесителя 12 и к входу селектора 4, выход строчных синхроимпульсов («ССИ») которого подключен ко второму входу ФСО 13, а выход кадровых синхроимпульсов («КСИ») селектора 4 подключен соответственно к тактовому входу RS-триггера 3 и к первому входу ФСО 13; вход управления ячейки 15 подключен к выходу БУЯ 14, первый управляющий вход которого является входом «Перегрузка/Норма» телекамеры и подключен ко второму входу элемента «И» 16, второй управляющий вход БУЯ 14 подключен к выходу счетчика-делителя 5, а третий управляющий вход БУЯ 14 - к выходу сигнала «Накопление» датчика 2, первый управляющий вход которого объединен со стробирующими входами компараторов 7 и 9 и со вторым входом элемента «И» 11 и подключен к прямому выходу RS-триггера 3, а второй управляющий вход датчика 2 - к выходу коммутатора 6, информационный вход которого подключен к выходу счетчика-делителя 5, при этом второй информационный вход коммутатора-смесителя 12 подключен к выходу БЗК 8, первый управляющий вход которого подключен к выходу элемента «И» 11, а второй управляющий вход коммутатора-смесителя 12 - к выходу элемента «ИЛИ» 10, второй вход которого подключен к выходу компаратора 9, а третий вход элемента «ИЛИ» 10 - к выходу элемента «И» 16; вход «S» RS-триггера 3 является входом «Пуск», вход «R» RS-триггера 3 - входом «Стоп», а выход коммутатора-смесителя 12 - выходом «Видео» телекамеры.

На фиг.1 показано, что команды управления на вход «Пуск», на вход «Стоп» и на вход «Перегрузка/Норма» телекамеры могут быть поданы от персонального компьютера 17 по жилам кабеля линии связи 18. По этой линии связи осуществляется и соединение выхода «Видео» телекамеры с входом «Видео» на компьютере.

Светорегулирующая ячейка 15 предназначена для управляемого скачкообразного изменения облученности фотомишени матрицы ПЗС и может быть выполнена по технологии [2] на основе электрохромного прибора.

Ячейка 15 (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 15 (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 U, величина которого составляет около 1,2 В.

Важно отметить, что физическое быстродействие изменения коэффициента пропускания такой ячейки позволяет обеспечить управление параметром с частотой 50 Гц.

В предлагаемом решении пространственное положение и геометрические размеры ячейки соответствуют временному размещению в растре и параметрам в единицах времени, установленным для сигнала «окошко».

Как показано на фиг.1, ячейка 15 установлена в заднем отрезке объектива 1, но по соображениям конструкторского решения телекамеры может быть установлена на его входе. К этому следует добавить, что при проектировании оптической схемы телекамеры целесообразно рассмотреть вопрос о технологической возможности объединения (интегрирования) ячейки и объектива путем создания монолитного оптического блока.

Блок управления ячейкой (БУЯ) 14 предназначен для формирования управляющего электрического сигнала с целью скачкообразного изменения коэффициента пропускания ячейки 15 в заданные промежутки по времени.

Возможная структурная схема блока управления ячейкой (БУЯ 14) представлена на фиг.2.

БУЯ 14 содержит последовательно соединенные элемент «И-НЕ» 14-1, элемент «И» 14-3 и преобразователь уровней (ПУ) 14-4, при этом первый вход элемента «И-НЕ» 14-1 является третьим управляющим входом БУЯ, второй вход элемента «И-НЕ» 14-1 подключен к выходу элемента «НЕ» 14-2, вход которого является вторым управляющим входом БУЯ, второй вход элемента «И» 14-3 является первым управляющим входом БУЯ, а выход ПУ 14-4 - выходом БУЯ.

На фиг.3 представлены временные диаграммы сигналов, подаваемых на все три управляющие входы, промежуточных сигналов формирования и сигнала на выходе БУЯ 14.

Эпюра 3а - сигнал на втором управляющем входе.

Эпюра 3б - сигнал на третьем управляющем входе.

Эпюра 3в - сигнал на выходе элемента «НЕ» 14-2.

Эпюра 3г - сигнал на выходе элемента «И-НЕ» 14-1.

Эпюра 3д - сигнал на первом управляющем входе.

Эпюра 3е - сигнал на выходе.

Необходимо добавить, что сигнал на третьем управляющем входе БУЯ 14, вырабатываемый на выходе, «Накопление» датчика 2, определяет в смежных кадрах длительность «короткого» и «длинного» накопления фотоприемника.

Длительность «короткого» накопления на фиг.3б обозначена как Тн2, а длительность «длинного» накопления - Тн1.

Элемент «И-НЕ» 14-1, элемент «НЕ» 14-2 и элемент «И» 14-3 являются логическим элементами однозначного понимания, выполненными по технологии ТТЛ или КМОП (см. например [3]).

Преобразователь уровней ПУ 14-4 обеспечивает преобразование уровней сигнала на выходе элемента «И» 14-3 в уровни сигналов, необходимые для управления ячейкой 15, а именно низкого логического уровня на входе в уровень U1 на выходе и соответственно высокого логического уровня на входе в уровень U2 на выходе.

Отметим, что пунктирными линиями на эпюрах 3д и 3е показаны состояния при отсутствии в заявляемой телекамере предлагаемого режима работы, т.е. в режиме прототипа.

Формирователь сигнала «окошко» (ФСО 13) предназначен для создания в пределах растра телекамеры «окна», в области которого предполагается наличие экстремальной облученности.

Для максимального числа применений можно рекомендовать, чтобы «окно» занимало центральный фрагмент растра, но его форма может быть произвольной, например квадрат, или прямоугольник, или круг, как показано на фиг.8.

Формирование сигнала «окошко» рекомендуется выполнить цифровым методом, например, по функциональным схемам, предложенным в отечественной работе [4].

Следует избегать применения одновибраторов, что может вызвать дополнительные сложности. На практике неоднократно подтверждается, что схема насыщенная одновибраторами не допускает регулировки, поскольку все выдержки времени настроены на определенный порядок возникновения событий.

Предположим, что это «окно» - прямоугольник с форматом (А×В), где А и В - соответственно его размеры в растре по горизонтали и вертикали.

Тогда размеры «окна» связаны с размерами растра следующими соотношениями:

А=Х/(2…3); В=Y/(2…3), где Х и Y - размеры растра по горизонтали и вертикали соответственно.

Целесообразно ФСО 13 выполнить полностью программируемым. Это означает, что пользователь будет не ограничен одним сигналом «окошко», который находится в блоке 13 по умолчанию. В любое время можно создать этот сигнал с другими растровыми размерами и другой формы, например, при помощи компьютера через USB-порт.

На фиг.1 жила связи между ФСО 13 и компьютером 17, показанная пунктирной линией, демонстрирует получение этой возможности. Естественно, что обязательным условием такого решения является необходимость адекватного изменения геометрической формы и геометрических размеров светорегулирующей ячейки 15.

Отметим, что воспроизведение выходного сигнала изображения телекамеры на экране монитора компьютера и программирование сигнала «окошко» позволяет дополнительно легко реализовать полезную функцию, а именно вывести на экран изображение электронной «рамки», обрамляющей область экстремального облучения на объекте.

Вводимый в устройство заявляемой телекамеры второй элемент «И» 16 является логическим элементом однозначного понимания.

Датчик 2 телевизионного сигнала, RS-триггер 3, селектор 4 синхроимпульсов, счетчик-делитель 5, коммутатор 6, первый компаратор 7, блок 8 задержки на кадр, второй компаратор 9, первый элемент «И» 11 и коммутатор-смеситель 12 ничем не отличаются от названных блоков прототипа.

Элемент «ИЛИ» 10, по отношению к этому блоку прототипа, отличается только тем, что у него не два, а три входа.

Как и в прототипе, в качестве датчика 2 может быть использована предлагаемая российской фирмой «ЭВС» (г.Санкт-Петербург) бескорпусная камера VSI-746 [5], которая выполнена на основе матрицы ПЗС с числом элементов 582×752 и размером мишени по диагонали 1/2 дюйма.

Для датчика 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 временем накопления - логическую «1» в уровнях ТТЛ.

Второй управляющий вход датчика 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

В предлагаемом решении, как и в прототипе, используются две кодовые комбинации: «000», соответствующая минимальному времени накопления фотоприемника, равному 10 мкс, и «111» - максимальному времени в 10000 мкс. Точно так же, как и в прототипе, предустановка этих кодов предусмотрена в коммутаторе 6.

Как и в прототипе, коммутатор-смеситель 12 предназначен для синтеза выходного видеосигнала телекамеры. Электрическая схема блока 12 может быть выполнена на базе одного из двух четырехканальных аналоговых коммутаторов микросхемы КР590КН3 [6, с.450-451], как показано на фиг.7.

В зависимости от уровней логических сигналов, подаваемых на первый и второй управляющие входы, в соответствии с табл.2, истинности открывается один из каналов, а именно 1А или 2А, или 3А, или 4А.

Таблица 2
Уровни на управляющих входах Номер открытого канала
#2 #1 Е
0 0 1
1 0 1
0 1 1
1 1 1

Телекамера (см. фиг.1) работает следующим образом.

Предположим, что дистанционное управление работой телекамеры осуществляется с компьютера 17 по линии связи 18.

Наименования формируемых команд управления и характеристика транслируемых сигналов представлены в табл.3.

Таблица 3
Наименование команды Сигнал
«Норма» Логический «0»
«Пуск» Кратковременная логическая «1»
«Стоп» Кратковременная логическая «1»
«Перегрузка» Логическая «1»

Отметим, что целесообразно осуществлять подачу указанных команд через унифицированный интерфейс, например RS-232.

Добавим, что на экране монитора компьютера 17 воспроизводится видеосигнал, формируемый телекамерой, что легко обеспечивается, например, если используется компьютер с операционной системой Windows ХР, в котором установлен продукт серии AVerTV [7].

В исходном состоянии с компьютера 17 по линии связи 18 на первый управляющий вход блока управления ячейкой (БУЯ) 14 и на второй вход элемента «И» 16 подается сигнал логического «0» в соответствии с командой «Норма» (см. табл.3). Следовательно, на выходе элемента «И» 14-3 установится тоже логический «0».

Поэтому на выходе ПУ 14-4 формируется низкий уровень напряжения U1 (см. пунктир на фиг.3е), который обеспечивает максимальное светопропускание ячейки 15.

Отметим, что одновременно логический «0» на втором входе элемента «И» 16 исключает прохождение сигнала «окошко» с выхода ФСО 13 на третий вход элемента «ИЛИ» 10.

Пусть на вход «Пуск» телекамеры в соответствии с командой аналогичного наименования подается импульс положительной полярности (см. табл.3).

Для правильного понимания всех процессов заявляемого режима работы позволим себе повториться, изложив известные подробности режима прототипа.

В момент совпадения на «S»-входе RS-триггера 3 (см. фиг.1) высокого уровня этого импульса с высоким уровнем кадровых синхроимпульсов на его тактовом («CLC») входе состояние триггера изменяется. На прямом выходе триггера 3 устанавливается сигнал логической «1». Последний подается на управляющий вход коммутатора 6, на первый управляющий вход датчика 2 и на стробирующие входы компараторов 7 и 9. Поэтому схема АРВН в датчике 2 отключается, а его второй управляющий вход оказывается подключенным к выходу блока 6. При этом компараторы 7 и 9 подготовлены к работе, т.к. на их стробирующих входах устанавливается логическая «1».

Необходимо отметить, что независимо от коммутации на входе «Пуск» на вход счетчика-делителя 5 поступают КСИ - кадровые синхроимпульсы (см. фиг.4а), а на его выходе продолжают формироваться импульсы с периодом Т∂1, равным 2Tn (см. фиг.4б).

При подключении второго управляющего входа датчика 2 к выходу коммутатора 6 на этом входе на время действия высокого уровня меандра импульсов с выхода блока 5 устанавливается логическая комбинация «111», обеспечивающая «длинное» накопление зарядов («long charge») в фотоприемнике. По длительности это время кадрового накопления составляет 10000 мкс (см. табл.1).

Когда же с выхода блока 5 будет подан низкий уровень меандра импульсов, тогда на это время на втором управляющем входе датчика 2 установится логическая комбинация «000», гарантирующая «короткое» накопление зарядов («short charge») в матрице ПЗС величиной 10 мкс. (см. табл.1).

Поэтому датчик 2 формирует мультиплексный сигнал изображения, смежные кадры которого являются «длинными» и «короткими» видеосигналами в соответствии с режимом накопления зарядов в фотоприемнике. Затем мультиплексный видеосигнал в блоке 8 задерживается на кадр, а величина каждого из сигналов изображений оценивается при помощи компараторов 7 и 9. Процедура демультиплексирования завершается синтезом выходного сигнала изображения в коммутаторе-смесителе 12 путем четырехканальной коммутации составляющих видеосигналов.

Допустим, что в процессе работы телекамеры в режиме прототипа на изображении появляется блюминг. Тогда необходимо, используя электронную «рамку», провести пространственную ориентацию телекамеры так, чтобы сильноосвещенные или яркие объекты воспринимались в центральной части ее угла зрения, т.е. в соответствии с положением в растре сигнала «окошко», а с компьютера подать команду «Перегрузка» (см. табл.3).

В соответствии с этой командой сигнал логической «1» поступает на первый управляющий вход БУЯ 14. Это обеспечивает трансляцию импульсного сигнала с выхода элемента «И-НЕ» 14-1 на вход ПУ 14-4.

Поэтому на выходе ПУ 14-4, а следовательно, и на выходе БУЯ 14 будет формироваться импульсный сигнал с уровнями напряжений U1 и U2 (см. фиг.3е).

В результате обеспечивается полное светопропускание ячейки 15 во время Тн2, т.е. в течение накопления «short charge» кадра, и отсутствие светопропускания ячейки во время Тн1, когда на фотомишени ПЗС выполняется «длинное» зарядовое накопление кадра - «long charge».

На выходе «Видео» датчика 2 формируется новый мультиплексный видеосигнал (см. фиг.4г), а на выходе БЗК 6 - новый задержанный на кадр видеосигнал (см. фиг.4д).

Отметим, что на выходе компараторов 7 и 9 будет присутствовать только уровень логического «0», т.к., благодаря импульсному затемнению ячейки 15, на выходе «Видео» датчика 2 заведомо исключается уровень видеосигнала, превышающий опорное напряжение Un.

Это означает, что на второй управляющий вход коммутатора-смесителя 12 будет поступать только сигнал «окошка». Эпюра этого сигнала по кадру для прямоугольного «окна» избыточной освещенности представлена на фиг.4в.

Отметим, что на первом управляющем входе блока 12 присутствует сигнал с выхода счетчика-делителя 5 (см. фиг.4б), который беспрепятственно передается через элемент «И» 11.

Синтез нового выходного сигнала изображения осуществляется в коммутаторе-смесителе 12 при помощи четырехканальной коммутации составляющих видеосигналов.

Рассмотрим этот процесс подробнее с использованием временных диаграмм на фиг.4 и табл.2.

Когда на первом и втором управляющих входах блока 12 присутствуют логические «0», то на это время открывается канал 1А, а на выход транслируется видеосигнал с первого информационного входа.

Если в течение действия на первом управляющем входе логического «0» на втором управляющем входе устанавливается логическая «1», тогда на это время открывается канал 2А, а на выход транслируется видеосигнал со второго информационного входа.

Когда на первом управляющем входе устанавливается логическая «1», а на втором управляющем входе присутствует логический «0», то на это время открывается канал 3А, а на выход транслируется видеосигнал со второго информационного входа.

Если в течение действия на первом управляющем входе логической «1» на втором управляющем входе присутствует тоже логическая «1», то на это время открывается канал 4А, а на выход транслируется видеосигнал с первого информационного входа.

Синтезированный видеосигнал (см. фиг.4е) обладает расширенным динамическим диапазоном, т.к. в матрице ПЗС оптимизировано накопление зарядов для светлых и темных фрагментов сцены, а по сравнению с прототипом исключен блюминг видеосигнала в экстремальных условиях сложной освещенности и/или сложной яркости.

Предположим, что телекамера работает в режиме чересстрочной развертки. Тогда на выходе селектора 4 формируются импульсы не с периодом кадров, а с периодом полукадров Tn.

Счетчик-делитель 5 выполняет деление входной частоты на четыре, т.е. период выходных импульсов будет составлять: T∂2=4Tn.

В результате, за время действия высокого уровня этого меандра в матрице ПЗС датчика 2 будет выполняться не один, а два цикла экспонирования с «длинным» зарядовым накоплением по 100000 мкс для каждого. Аналогично, влечение действия низкого уровня нового меандра в фотоприемнике будет совершаться не один, а два цикла экспонирования с «коротким» зарядовым накоплением по 10 мкс. БЗК 8 осуществит задержку входного видеосигнала на два полукадра, т.е. по длительности на два Tn.

Во всем остальном работа телекамеры не отличается от ее функционирования в режиме прогрессивной развертки.

Если условия экстремального облучения объектов для телекамеры прекратятся, то следует подать команду «Норма» (см. табл.3).

Тогда на выходе БУЯ 14 будет восстановлен низкий уровень напряжения U1, максимальное светопропускание ячейки 15 и режим прототипа для видеосигнала телекамеры.

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

Источники информации

1. Патент №2362275 РФ, МПК H04N 5/225. Телевизионная камера для наблюдения в условиях сложной освещенности и/или сложной яркости объектов / В.М.Смелков // БИ - 2009. - №20.

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

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

4. Гуглин И.Н. Телевизионные игровые автоматы и тренажеры. - М.: «Радио и связь», 1982.

5. Телевизионные камеры фирмы «ЭВС», каталог, 2005 г.

6. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / С.В.Якубовский, Л.И.Ниссельсон, В.И.Кулешова и др. - М.: «Радио и связь», 1990.

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

1. Телевизионная камера для наблюдения в условиях сложной освещенности и/или сложной яркости объектов, содержащая последовательно расположенные и оптически связанные объектив и датчик телевизионного сигнала, а также последовательно соединенные RS-триггер и коммутатор, последовательно соединенные селектор синхроимпульсов, счетчик-делитель и первый элемент «И», последовательно соединенные первый компаратор и элемент «ИЛИ», последовательно соединенные блок задержки на кадр (БЗК) и второй компаратор, причем выход «Видео» датчика подключен к входу селектора синхроимпульсов, выход кадровых синхроимпульсов которого подключен к тактовому входу RS-триггера, прямой выход которого соединен соответственно с первым управляющим входом датчика и со стробирующими входами первого и второго компараторов, опорные входы которых подключены к пороговому напряжению, при этом информационный вход первого компаратора, соединенный с входом БЗК и соответственно с первым информационным входом коммутатора-смесителя, подключен к выходу «Видео» датчика, второй управляющий вход которого подключен к выходу коммутатора, информационный вход которого подключен к выходу счетчика-делителя, второй информационный вход коммутатора-смесителя подключен к выходу БЗК, первый управляющий вход коммутатора-смесителя - к выходу первого элемента «И», второй вход которого подключен к прямому выходу RS-триггера; второй управляющий вход коммутатора-смесителя - к выходу элемента «ИЛИ», второй вход которого подключен к выходу второго компаратора, вход «S» RS-триггера является входом «Пуск», вход «R» RS-триггера - входом «Стоп», а выход коммутатора-смесителя - выходом «Видео» телекамеры, отличающаяся тем, что в нее введены формирователь сигнала «окошко» (ФСО), второй элемент «И» и соединенные между собой последовательно блок управления ячейкой (БУЯ) и выполненная на основе электрохромного прибора светорегулирующая ячейка, которая расположена в заднем отрезке объектива, причем первый вход ФСО подключен к выходу кадровых синхроимпульсов селектора, второй вход ФСО - к выходу строчных синхроимпульсов селектора, а выход ФСО - к первому входу второго элемента «И», выход которого подключен к третьему входу элемента «ИЛИ», второй вход второго элемента «И» является входом «Перегрузка/Норма» телекамеры и подключен к первому управляющему входу БУЯ, второй управляющий вход которого подключен к выходу счетчика-делителя, а третий управляющий вход БУЯ - к выходу сигнала «Накопление» датчика, 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 светорегулирующая ячейка установлена на входе объектива.

3. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что светорегулирующая ячейка интегрирована с объективом в оптический блок.

4. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что блок управления ячейкой (БУЯ) содержит последовательно соединенные элемент «И-НЕ», элемент «И» и преобразователь уровней (ПУ), а также элемент «НЕ», выход которого подключен ко второму входу элемента «И-НЕ», при этом второй вход элемента «И» является первым управляющим входом БУЯ, вход элемента «НЕ» - вторым управляющим входом БУЯ, первый вход элемента «И-НЕ» - третьим управляющим входом БУЯ, а выход ПУ - выходом БУЯ.

5. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что ФСО является программируемым блоком, позволяющим загружать в него сигнал «окошко» при помощи компьютера через USB-порт.

6. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что команды управления на входы «Пуск», «Стоп» и «Перегрузка/Норма» подаются по линии связи от персонального компьютера через унифицированный интерфейс.

7. Телевизионная камера по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что в режиме прогрессивной развертки сигнала изображения БЗК является блоком задержки на кадр, а в режиме чересстрочной развертки - блоком задержки на два полукадра, при этом счетчик-делитель в режиме прогрессивной развертки является делителем входной частоты на два, а в режиме чересстрочной развертки - делителем на четыре.



 

Похожие патенты:

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

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

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

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

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

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

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

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

Изобретение относится к телекамерам, выполненным на основе двух матриц приборов с зарядовой связью (матриц ПЗС). .

Изобретение относится к конструктивным элементам устройств формирования изображения

Изобретение относится к области фотосъемки токоприемника, смонтированного на кузове транспортного средства

Изобретение относится к устройствам обработки изображений. Техническим результатом является снижение различий между последовательными кадрами в процессе регулировки баланса белого. Результат достигается тем, что вычисляют первую величину коррекции баланса белого в соответствии со сходством между данными изображения, получаемыми посредством блока съемки изображения, и прошлыми данными изображения, полученными в прошлом, и осуществляют первую коррекцию баланса белого в данных изображения в соответствии с первой величиной коррекции баланса белого. Вычисляют величину коррекции яркости и величину коррекции цвета в соответствии со сходством между скорректированными данными изображения и прошлыми данными изображения, скорректированными при первой коррекции баланса белого. Используя одну из этих величин, корректируют первую величину коррекции баланса белого, получая тем самым вторую величину коррекции баланса белого. В соответствии с полученной величиной коррекции, осуществляют вторую коррекцию баланса белого, коррекцию яркости и коррекцию цвета в данных изображения, полученных посредством блока съемки изображения. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к телевизионной технике. Техническим результатом является повышение качества записи сигнала изображения путем повышение отношения сигнал/шум телекамеры и выполнения регулировочных работ по рекурсивной фильтрации видеосигнала непосредственно с компьютера. Результат достигается тем, что в матрице ПЗС телекамеры зарядовые пакеты «длинного» и «короткого» смежных кадров (полукадров) переносят из фотоприемной секции с частотой кадров (полукадров) в секцию памяти и суммируют их в ней, считывают из фотоприемника накопленный в зарядовой форме полезный сигнал изображения с периодом 2Тк, где Тк - период кадра в режиме прогрессивной развертки видеосигнала или полукадра в режиме чересстрочной развертки, формируют на выходе телекамеры полезный композитный видеосигнал, поступающий на вход «видео» компьютера с периодом 2Тк, считывают из памяти компьютера полезный видеосигнал с периодом Тк, а по наблюдаемому на экране монитора изображению выполняют оптимизацию рекурсивной фильтрации записываемого сигнала изображения путем дистанционного выбора с компьютера длительности «короткой» экспозиции в телекамере. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Изобретение относится к телевизионной технике и преимущественно может быть использовано в системах наблюдения, которые выполнены с использованием фотоприемников в виде матриц приборов с зарядовой связью (матриц ПЗС) и компьютеров. Техническим результатом является увеличение 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. Результат достигается тем, что в состав компьютера введена плата видео, в телекамере прототипа 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 итоге выравнивается чувствительность по всему полю комбинированного изображения. 3 з.п. ф-лы, 12 ил., 3 табл.

Изобретение относится к телевизионной технике. Техническим результатом является повышение точности регулировки направления визирной оси телевизионной системы при сохранении различия в эксплуатационных значениях угловых полей зрения каждой из телекамер путем организации второго лазерного зондирования и формирования совмещенного изображения. Результат достигается тем, что юстировка направления визирной оси осуществляется путем контроля на телевизионном изображении электронной таблицы «сетчатое поле» положения пятен от двух лазерных зондов, полученных при прохождении пространственно точных лазерных излучений через параллельные каналы, выполненные в основании телевизионной системы. При этом соблюдение параллельности лазерных зондов между собой ограничено лишь технологической точностью изготовления самих каналов. Использование режима формирования совмещенного видеосигнала позволяет регистрировать на изображении третье пятно, а «привязка» его положения к электронной сетке дополнительно повышает точность выполнения всей регулировочной работы. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к устройствам формирования изображения. Твердотельное устройство формирования изображений включает в себя подложку, область датчика изображения и схему обработки сигналов, которые электрически соединены друг с другом, область с низкой теплопроводностью, расположенную между областью датчика изображения и схемой обработки сигналов, и сквозное отверстие, сформированное в подложке, при этом область с низкой теплопроводностью находится в сквозном отверстии и имеет более низкую теплопроводность, чем у подложки. Изобретение обеспечивает возможность простой реализации уменьшения размера и улучшение качества снимаемых изображений. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 25 ил.

Устройство для получения широкоугольного изображения содержит оптическую систему и широкоугольный дихроический отрезающий фильтр, расположенный вблизи поверхности линзы в оптической системе. Линза принимает главные световые лучи, по существу, под одинаковым углом падения на ее поверхность. Устройство для уменьшения блика в формирователе изображения содержит абсорбционный ультрафиолетовый (УФ) отрезающий фильтр и дихроический инфракрасный (ИК) отрезающий фильтр, расположенный на линзе в оптической системе, который принимает отраженный свет от поверхности в оптической системе под углом падения, большим, чем угол падения света от объекта, падающего на дихроический ИК отрезающий фильтр. В другом варианте устройство содержит абсорбционный инфракрасный (ИК) отрезающий фильтр и дихроический ультрафиолетовый (УФ) отрезающий фильтр, расположенный на линзе в оптической системе, который принимает свет, отраженный от поверхности в оптической системе, под углом падения, меньшим, чем угол падения света от изображаемого объекта, падающего на дихроический УФ отрезающий фильтр. Технический результат - уменьшение пропускания нежелательных длин волн светового излучения и/или блика в формирователь изображения. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 20 ил.

Изобретение относится к устройствам формирования изображения. Техническим результатом является расширение арсенала технических возможностей устройства формирования изображения. Результат достигается тем, что устройство формирования изображения включает в себя: первый модуль панели дисплея, выполненный с возможностью отображения в направлении стороны пользователя, расположенный на корпусе устройства; второй модуль панели дисплея, выполненный с возможностью отображения в направлении стороны субъекта, расположенный на кожухе устройства; модуль обработки формирования изображения, выполненный с возможностью подвергать свет, падающий со стороны субъекта, фотоэлектрическому преобразованию для получения сигнала снятого изображения; и модуль управления, выполненный с возможностью осуществлять управление обработкой формирования изображения в соответствии с установкой режима формирования изображения и выполнять отображение на основе сигнала снятого изображения, полученного модулем обработки формирования изображения, с первым модулем панели дисплея, при управлении операциями отображения на основе сигнала снятого изображения, полученного с помощью модуля обработки формирования изображения второго модуля панели дисплея, по меньшей мере, в соответствии с режимом формирования изображения. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 21 ил.
Наверх