Видеосистема на кристалле для стабилизации изображения

Изобретение относится к области телевидения и цифровой фотографии, в частности к устройствам стабилизации изображения. Техническим результатом является повышение чувствительности к смещению изображения, расширение диапазона компенсируемых смещений и ускорений смещения, точности измерения смещения и массогабаритных характеристик устройства. Результат достигается тем, что видеосистема 10 на кристалле для стабилизации изображения содержит основной матричный фотоприемный массив 11 и два вспомогательных взаимно перпендикулярных линейных фотоприемных массива 12 и 13 (с увеличенной площадью пиксела), первое и второе оперативные запоминающие устройства 14 и 15, входы N1…Nk которых соединены с соответствующими выходами N1…Nk, вспомогательных взаимно перпендикулярных линейных фотоприемных массивов 12 и 13, выходы N1…Nk которых также соединены с входами N1…Nk первого и второго контроллеров 16 и 17 вычисления корреляции соответственно, вторые входы M1…Mk которых соединены с соответствующими выходами первого и второго оперативных запоминающих устройств 14 и 15, при этом выходы первого и второго контроллеров вычисления корреляции соединены с входами блока 18 управления. 2 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к области телевидения и цифровой фотографии, в частности к устройствам стабилизации изображения.

Известно устройство, в котором используется прямой метод измерения смещения, и с целью уменьшения задержек на формирование сигнала смещения измерение производят не по сигналу кадра основной фотоприемной матрицы, а по сигналу дополнительного фотоприемника [Автоматическая стабилизация оптического изображения / Д.Н.Еськов, Ю.П.Ларионов, В.А.Новиков и др. Под ред. Д.Н.Еськова, В.А.Новикова. - Л., Машиностроение, 1988, стр.37]. При этом для оценки смещения изображения используется одноэлементный фотоприемник, также как и основная фотоприемная матрица, расположенный в фокальной плоскости объектива, сигналы с которого обрабатываются автокорреляционным методом [Автоматическая стабилизация оптического изображения / Д.Н.Еськов, Ю.П.Ларионов, В.А.Новиков и др. Под ред. Д.Н.Еськова, В.А.Новикова. - Л., Машиностроение, 1988, стр.124].

Основным недостатком данного устройства является измерение смещения лишь при поступательном движении изображения относительно фотоприемника, так как при вибрации (возвратно-поступательном движении) на одноэлементный фотоприемник может проецироваться участок кадра с постоянной освещенностью. Данное устройство может найти ограниченное применение в видеоинформационных системах с достаточно равномерным движением основания, например, в некоторых авиакосмических системах мониторинга [Бузников А.А., Купянский А.В. Динамическое совмещение полутоновых аэрокосмических и графических изображений. Изв. Вузов, сер. «Геодезия и аэрофотосъемка», 1993, №3, с.102-107].

Наиболее близкой по своей технической сути к заявляемому является система стабилизации изображения, описанная в патенте РФ №2384967 (опубл. 20.03.2010), содержащая фотоприемный модуль, включающий матричный фотоприемник, вплотную к которому вдоль двух его взаимно перпендикулярных граней расположены два линейных фотоприемника. На фотоприемный модуль проецируется изображение с помощью объектива. Выход подвижного элемента соединен с фотоприемным модулем или с элементами объектива, а вход подвижного элемента соединен с выходом блока управления, вход которого подключен к выходу блока измерения смещения изображения, при этом первый и второй входы последнего подключены соответственно к выходам линейных фотоприемников.

Недостатком прототипа является пространственное разделение фотоприемной и вычислительной части устройства, что приводит к появлению дополнительных шумов и наводок за счет паразитного влияния проводников. Кроме того, единичные каналы считывания информации с линейных фотоприемников и, как следствие, относительно медленные измерения смещения существенно ограничивают точность и частотный диапазон измеряемых смещений. Данные ограничения могут привести к ситуации, когда возможности по перемещению подвижного устройства могут превзойти возможности системы измерения смещения.

Техническим результатом заявляемого технического решения является улучшение характеристик целого ряда параметров: чувствительности к смещению изображения, диапазона компенсируемых смещений и ускорений смещения, точности измерения смещения и массогабаритных характеристик устройства.

Это достигается тем, что видеосистема на кристалле для стабилизации изображения, содержащая основной матричный фотоприемный массив и два вспомогательных взаимно перпендикулярных линейных фотоприемных массива (с увеличенной площадью пиксела), подвижный элемент, связанный с объективом или основанием видеосистемы на кристалле, входная шина которого соединена с выходной шиной блока управления, отличается тем, что в видеосистему на кристалле дополнительно введены первое и второе оперативные запоминающие устройства, входы N1…Nk которых соединены с соответствующими выходами N1…Nk вспомогательных взаимно перпендикулярных линейных фотоприемных массивов, выходы N1…Nk которых также соединены с входами N1…Nk первого и второго контроллеров вычисления корреляции соответственно, вторые входы M1…Mk которых соединены с соответствующими выходами первого и второго оперативных запоминающих устройств, при этом выходы первого и второго контроллеров вычисления корреляции соединены с входами блока управления.

Представленные чертежи поясняют суть предлагаемого технического решения.

На Фиг.1 изображена структурная схема системы стабилизации изображения с пространственным разделением считывания основного изображения с основного матричного фотоприемника и двух линейных фотоприемников (а) и примерное соотношение размеров пикселов основного матричного фотоприемника и дополнительных линейных фотоприемников (б) (прототип).

На Фиг.2 - пример реализации заявляемого устройства - структурная схема видеосистемы на кристалле для стабилизации изображения с распараллеливанием считывания видеоинформации из вспомогательных фотоприемных массивов.

Видеосистема 10 на кристалле для стабилизации изображения содержит основной матричный фотоприемный массив 11, вплотную к которому вдоль двух его взаимно перпендикулярных граней располагаются два вспомогательных взаимно перпендикулярных линейных фотоприемных массива 12 и 13 (с увеличенной площадью пиксела). На этом же кристалле расположены первое и второе операционные запоминающие устройства 14 и 15, входы N1…Nk которых соединены с соответствующими выходами N1…Nk вспомогательных взаимно перпендикулярных линейных фотоприемных массивов 12 и 13. Видеосистема 10 на кристалле содержит также первый и второй контроллеры 16 и 17 вычисления корреляции, входы N1…Nk которых соединены с соответствующими выходами N1…Nk вспомогательных фотоприемных массивов 12 и 13. Вторые входы M1…Mk двух контроллеров 16 и 17 вычисления корреляции соединены с соответствующими выходами первого и второго оперативных запоминающих устройств 14 и 15. Выходы первого 16 и второго 17 контроллеров вычисления корреляции соединены с входами блока 18 управления. На блоки 11, 12 и 13 (фотоприемная часть видеосистемы на кристалле) проецируется изображение с помощью объектива 20. Входная шина подвижного элемента 30 соединена с выходной шиной блока 18 управления. Выходная шина подвижного элемента 30 соединена с подвижной линзой объектива 20 или с подвижным основанием видеосистемы 10 на кристалле. Подвижная линза объектива 20 и подвижное основание видеосистемы 10 на кристалле могут включать, например, пьезоэлектрический микродвигатель.

Работает видеосистема на кристалле для стабилизации изображения следующим образом.

Сигналы с вспомогательных линейных фотоприемных массивов 12 и 13, работающих с существенно большей частотой строк по сравнению с кадровой частотой основного матричного фотоприемного массива 11, передаются через множество параллельных каналов связи на контроллеры 16 и 17 вычисления взаимной корреляции сигналов соседних строк, по сигналам которых блок 18 управления вырабатывает управляющие сигналы для подвижного элемента 20. В контроллерах вычисления корреляции 16 и 17 вычисляется взаимная корреляция сигналов текущей и предыдущей строки для смещения, выраженного в количестве пикселов вспомогательных линейных фотоприемных массивов. Высокая строчная частота вспомогательных линейных фотоприемных массивов 12 и 13 обеспечивает значение смещения изображений на них в соседних строках, меньшее одного пиксела. Для высокоточного измерения смещения изображения по взаимокорреляционной функции, являющейся четной, ее вычисления в контроллерах 16 и 17 ведутся для нечетного количества значений смещения. Для достижения высокой субпиксельной точности измерения смещения осуществляется вычисление аргумента максимума интерполированной взаимокорреляционной функции. Измеренные значения смещений преобразуются блоком 18 управления в сигналы управления, под воздействием которых подвижный элемент 30 перемещает саму видеосистему 10 на кристалле (или одну из линз объектива 20) так, что вызванное внешним воздействием смещение изображения компенсируется. Этим обеспечивается накопление сигнала основным матричным фотоприемным массивом 11 без существенного смаза.

Отличие заявленного устройства от прототипа заключается в том, что в составе видеосистемы на кристалле для стабилизации изображения помимо фотоприемной части системы стабилизации представлена вся вычислительная, запоминающая и управляющая часть, а именно: контроллеры вычисления корреляции, операционные запоминающие устройства, блок управления. Кроме того, по сравнению с прототипом, предложено распараллеливание считывания сигналов с линейных фотоприемников.

Реализуемость заявляемой видеосистемы на кристалле подтверждается значительным количеством производимых видеосистем на кристалле, объединяющих на одном кристалле фотоприемные массивы, процессоры, программируемые контроллеры и операционные усилители. Это повышает качество формируемой видеоинформации без увеличения размеров видеокамеры.

Особенностями предлагаемого устройства являются:

- Целесообразность реализации системы измерения смещения изображения в составе системы стабилизации изображения как СБИС класса видеосистема на кристалле, с реализацией фотоприемной, запоминающей, вычислительной и управляющей части системы на одном кристалле;

- Возможность повышения частоты измерения смещения за счет распараллеливания считывания сигналов с линейных фотоприемников.

- Возможность реализации данной системы измерения смещения в составе видеосистемы на кристалле позволяет избавиться от дополнительного шума и наводок за счет уменьшения паразитного влияния проводников благодаря уменьшению сопротивления и индуктивности проводников;

- Возможность реализации вычислителя внутри кристалла и множественное считывание с линейных фотоприемников помимо увеличения скорости измерения смещения позволяет добиться увеличения точности измерения за счет применения специальных алгоритмов ЦОС, различных методов интерполяции результатов измерений;

- Возможность сокращения вычислительной сложности устройства за счет вычисления взаимной корреляции по упрощенным алгоритмам, основанным не на произведениях, а на разностях сравниваемых сигналов.

Видеосистема на кристалле для стабилизации изображения, содержащая основной матричный фотоприемный массив и два вспомогательных взаимно перпендикулярных линейных фотоприемных массива (с увеличенной площадью пиксела), подвижный элемент, связанный с объективом или основанием видеосистемы на кристалле, входная шина которого соединена с выходной шиной блока управления, отличающаяся тем, что в видеосистему на кристалле дополнительно введены первое и второе оперативные запоминающие устройства, входы N1…Nk которых соединены с соответствующими выходами N1…Nk вспомогательных взаимно перпендикулярных линейных фотоприемных массивов, выходы N1…Nk которых также соединены с входами N1…Nk первого и второго контроллеров вычисления корреляции соответственно, вторые входы M1…Mk которых соединены с соответствующими выходами первого и второго оперативных запоминающих устройств, при этом выходы первого и второго контроллеров вычисления корреляции соединены с входами блока управления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к цифровым камерам, а именно к системам фокусировки камер. .

Изобретение относится к видеотехнике и, в частности, к оптико-электронным приборам обнаружения движущихся объектов. .

Изобретение относится к устройствам обработки информации. .

Изобретение относится к области обработки движущихся изображений в устройстве получения изображений, в частности к оценке общего вектора перемещения изображения вследствие дрожания рук посредством использования информации масштабирования и информации фокуса.

Изобретение относится к устройству формирования изображений. .

Изобретение относится к маломощным мобильным устройствам, таким как ручная камера, камкордер, телефон с камерой, способными создавать стереоизображения и стереовидео в реальном времени.

Изобретение относится к средствам захвата и обработки изображения. .

Изобретение относится к средствам захвата изображения. .

Изобретение относится к области телевидения и цифровой фотографии, а именно к способам стабилизации изображения. .

Изобретение относится к области фотоэлектрического преобразования двухмерных структур для захвата изображения

Изобретение относится к средствам обработки изображений. Техническим результатом является выполнение тональной коррекции для получения объединенного изображения, обладающего подходящими яркостью и контрастностью. Результат достигается тем, что находят распределение яркости для каждой из нескольких порций данных изображения, вычисляют характеристическую величину каждого распределения яркости из упомянутого распределения яркости и получают корректирующую величину для тональной коррекции, исполняемой по отношению к данным объединенного изображения, основываясь на полученной характеристической величине распределения яркости. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к цифровому фотоаппарату, имеющему подвижное зеркало. Технический результат заключается в расширении арсенала технических возможностей цифрового фотоаппарата, имеющего подвижное зеркало. Результат достигается тем, что цифровой фотоаппарат включает в себя микрокомпьютер 110, имеющий режим просмотра "вживую", управляющий так, чтобы данные изображения, сформированные КМОП-датчиком 130, или данные изображения, полученные посредством предварительно определенной обработки данных изображения, сформированных КМОП-датчиком 130, отображались на жидкокристаллическом дисплее 150 как движущееся изображение в реальном времени, при этом, когда кнопка 141 спуска принимает команду относительно начала операции автоматической фокусировки в режиме просмотра "вживую", микрокомпьютер 110 управляет подвижным зеркалом так, чтобы оно входило в оптический путь, чтобы измерять посредством AF-датчика 132 и затем давать возможность подвижному зеркалу выходить из оптического пути, чтобы вернуть цифровой фотоаппарат в режим просмотра "вживую". 19 н. и 9 з.п. ф-лы, 41 ил.

Изобретение относится к системе и способу обеспечения процедуры записи для записывающего устройства. Техническим результатом является эффективное использование записывающего устройства. Указанный технический результат достигается тем, что система включает в себя генератор временного кода для генерирования временного кода для синхронизации электронной информации. Приемопередатчик устройства записи осуществляет беспроводную передачу временного кода множеству камер. Камеры фиксируют видеоданные и аудиоданные, а диспетчеры временного кода соответствующих камер комбинируют принятый временной код с записанными видеоданными и аудиоданными для получения данных камеры, которые передают беспроводным образом устройству записи для сохранения в памяти устройства записи. Устройство записи может также принимать и сохранять аудиоданные оповещения от системы оповещения, а компьютерное устройство может осуществлять связь с устройством записи для выполнения различных типов процедур редактирования над сохраненными данными камеры и данными оповещения для получения отредактированных данных. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области обработки изображений для получения изображения с более высоким разрешением (ВР) во встроенном устройстве с использованием технологии сверхразрешения (СР). Техническим результатом является создание изображения с ВР по технологии СР для последовательности сжатых изображений. Указанный технический результат достигается тем, что сжимают последовательность изображений, содержащую множество изображений с более низким разрешением (НР), определяют векторы движения между опорным изображением в последовательности и одним или несколькими последующими изображениями в последовательности и генерируют следующее прогнозируемое изображение путем применения векторов движения к реконструируемой версии опорного изображения. Генерируют разностное изображение между следующим фактическим изображением и следующим прогнозируемым изображением, декодируют изображение в последовательности на основе от блока к блоку и применяют технологию СР к каждому декодированному блоку для генерирования изображения с более ВР путем выполнения временной интерполяции и/или пространственной интерполяции опорного изображения и разностного изображения. Сжатие последовательности изображений содержит этапы определения вектора движения между опорным изображением и, по меньшей мере, одним из дополнительного изображения последовательности изображений, причем полученный вектор движения используют к опорному изображению для прогнозирования, по меньшей мере, одного дополнительного изображения и рассчитывают разностные изображения между, по меньшей мере, одним дополнительным изображением и прогнозом, по меньшей мере, одного дополнительного изображения, соответственно. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройствам стабилизации изображения в области телевидения и цифровой фотографии. Техническим результатом является уменьшение погрешности измерений смещения изображения. Результат достигается за счет использования в измерителе смещения коррелятора, реализующего функцию определения значения дисперсии приращений сигналов на основе возведения в квадрат разностных значений коррелируемых сигналов с линейных фотоприемников в цифровом виде, а интерполятор выполнен в виде блока, реализующего интерполяцию по формуле: , где - дисперсии сигналов, - смещение, Δm - размер пикселя вспомогательного фотоприемника. 4 ил.

Изобретение относится к системе видеонаблюдения и управления камерой, способной к выполнению панорамного поворота и наклонного поворота камеры. Техническим результатом является уменьшение неестественности изменения в направлении перемещения объекта в визуальном отображении, чтобы снизить ошибки в работе по отслеживанию объекта. Указанный технический результат достигается тем, что cистема операторской платформы имеет камеру, которая захватывает изображение объекта для генерирования изображения кадра, операторские платформы, и которые поворачивают камеру вокруг оси панорамирования и оси наклона, и процессоры обработки изображений, которые генерируют визуальное отображение на основе изображения кадра. Когда камера проходит предопределенное угловое положение для поворота вокруг оси наклона, процессор обработки изображений генерирует первое визуальное отображение, соответствующее изображению, сформированному поворотом изображения кадра на угол, больший, чем 0 градусов и меньший, чем 180 градусов вокруг оси панорамирования в предопределенном угловом положении до генерирования второго визуального отображения, соответствующего изображению, сформированному поворотом изображения кадра на 180 градусов вокруг оси панорамирования. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к устройствам захвата изображения. Техническим результатом является коррекция размывания на основании информации о расстоянии объекта, входящего в сфотографированное изображение. Результат достигается тем, что устройство захвата изображения включает в себя фотографический объектив, который формирует изображение объекта, блок фотоэлектрического преобразования, который расположен в прогнозируемой плоскости изображения фотографического объектива, блок отображения, который отображает сфотографированное изображение, полученное блоком фотоэлектрического преобразования, блок управления отображением изображения, который отображает сфотографированное изображение с помощью блока отображения после получения сфотографированного изображения с помощью блока фотоэлектрического преобразования, блок приобретения информации о расстоянии, который получает информацию о расстоянии в сфотографированном изображении, и блок коррекции размывания, который осуществляет коррекцию размывания на сфотографированном изображении на основании информации о расстоянии, полученной блоком приобретения информации о расстоянии. Блок управления отображением изображения отображает сфотографированное изображение, где сфокусированы множественные расстояния в сфотографированном изображении. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к камере и системе, содержащей камеру, в которой отношение расстояния между объективом и датчиком и фокусным расстоянием изменяется в течение экспозиции. Изобретение также относится к способу обращения свертки данных изображения. Задается такая частота изменения, которая позволяет достигать формирования изображения, инвариантного относительно движения. Технический результат - снижение размытия вследствие движения. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 24 ил., 1 табл.

Изобретение относится к устройствам формирования изображений. Техническим результатом является расширение арсенала технических возможностей устройства формирования изображений в части обработки данных изображения. Результат достигается тем, что система обработки изображений может включать в себя схему управления, выполненную с возможностью определять, является ли устройство работающим в режиме одиночного датчика (с одним активным датчиком) или режиме сдвоенного датчика (с двумя активными датчиками). При работе в режиме одиночного датчика данные могут обеспечиваться непосредственно к блоку предварительной обработки пикселей из интерфейса датчика активного датчика. При работе в режиме сдвоенного датчика кадры изображения с первого и второго датчиков подаются к блоку предварительной обработки пикселей перемежающимся образом. Например, в одном варианте осуществления, кадры изображения с первого и второго датчиков записываются в память, а затем считываются в блок предварительной обработки пикселей перемежающимся образом. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 79 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области телевидения и цифровой фотографии, в частности к устройствам стабилизации изображения

Наверх