Устройство панорамного телевизионного наблюдения "день-ночь"



Устройство панорамного телевизионного наблюдения день-ночь
Устройство панорамного телевизионного наблюдения день-ночь
Устройство панорамного телевизионного наблюдения день-ночь
Устройство панорамного телевизионного наблюдения день-ночь
Устройство панорамного телевизионного наблюдения день-ночь
Устройство панорамного телевизионного наблюдения день-ночь
Устройство панорамного телевизионного наблюдения день-ночь
Устройство панорамного телевизионного наблюдения день-ночь
Устройство панорамного телевизионного наблюдения день-ночь
Устройство панорамного телевизионного наблюдения день-ночь
Устройство панорамного телевизионного наблюдения день-ночь
Устройство панорамного телевизионного наблюдения день-ночь
Устройство панорамного телевизионного наблюдения день-ночь

 


Владельцы патента RU 2531463:

Смелков Вячеслав Михайлович (RU)

Изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению. Техническим результатом является предоставление оператору цветного изображения днем и черно-белого изображения вечером и ночью в автоматическом режиме переключения и с повышенным отношением сигнал/шум для монохромного изображения. Результат достигается тем, что наблюдение выполняется телевизионной системой при помощи телевизионной камеры кругового обзора в области, близкой к полусфере, т.е. в пространственном угле 360 градусов по азимуту и десятки градусов по углу места. В сервер локальной вычислительной сети заносятся в автоматическом режиме в зависимости от времени суток панорамные изображения цветного или черно-белые изображения, причем монохромные видеосигналы регистрируются в нем с повышенным отношением сигнал/шум. 3 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению, которое выполняется телевизионной системой при помощи телевизионной камеры кругового обзора в области, близкой к полусфере, т.е. в пространственном угле 360 градусов по азимуту и десятки градусов по углу места.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать устройство панорамного телевизионного наблюдения «день - ночь» [1], содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютера, при этом телевизионная камера состоит из последовательно расположенных и оптически связанных панорамного объектива и датчика цифрового телевизионного сигнала (датчика ЦТС), а в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управления и питанию с шиной сервера, содержащая блок преобразования «кольцевого» кадра в «прямоугольные» кадры, вход которого подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть», причем число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению

где γг - горизонтальный угол поля зрения в градусах наблюдаемого оператором изображения, а само это преобразование выполняется программным путем.

Недостаток прототипа - отсутствие автоматического выбора характера изображения (цветного или черно-белого) в зависимости от времени суток, а также ограниченные возможности телевизионного наблюдения вечером и, в особенности, ночью из-за низкого отношения сигнал/шум на входе монитора.

Задача изобретения - предоставление оператору цветного изображения днем и черно-белого изображения вечером и ночью в автоматическом режиме переключения и с повышенным отношением сигнал/шум для монохромного изображения.

Поставленная задача в заявляемом устройстве панорамного телевизионного наблюдения «день - ночь» решается тем, что в устройство прототипа [1], содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютера, при этом телевизионная камера прототипа состоит из последовательно расположенных и оптически связанных панорамного объектива и датчика ЦТС, а в разъем расширения на материнской плате сервера прототипа установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управления и питанию с шиной сервера, содержащая блок преобразования «кольцевого» кадра в «прямоугольные» кадры, вход которого подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть», причем число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению (1), а само это преобразование выполняется программным путем, в состав телевизионной камеры прототипа введены оптический блок, второй датчик ЦТС, синхронизированный по частоте и фазе с первым датчиком ЦТС по сигналу синхронизации приемника (ССП), а также последовательно соединенные селектор синхроимпульсов и формирователь импульсов (ФИ) записи и сброса, последовательно соединенные детектор видеосигналов, блок выборки-хранения и компаратор, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению, а выход - к управляющему входу коммутатора, первый информационный вход которого подключен к выходу цифрового телевизионного сигнала первого датчика ЦТС, второй информационный вход коммутатора - к выходу цифрового телевизионного сигнала второго датчика ЦТС, а выход коммутатора является выходом «видео» телевизионной камеры, при этом вход оптического блока оптически связан с оптическим кадром панорамного объектива, первый выход оптического блока - с мишенью фотоприемника первого датчика ЦТС, а второй выход оптического блока - с мишенью фотоприемника второго датчика ЦТС, при этом аналоговый выход телевизионного сигнала первого датчика ЦТС, который является датчиком цветного сигнала изображения и выполнен на основе матрицы ПЗС с организацией «строчный перенос», подключен соответственно к входу селектора синхроимпульсов и к информационному входу детектора видеосигналов, а второй датчик ЦТС является датчиком черно-белого сигнала изображения и выполнен на основе матрицы ПЗС с организацией «строчно-кадровый перенос», при этом управляющий вход блока выборки-хранения подключен к первому выходу ФИ записи и сброса, второй выход которого подключен к управляющему входу детектора видеосигналов, в состав второго датчика ЦТС дополнительно введен формирователь импульсов (ФИ) накопления, обеспечивающий в секции памяти матрицы ПЗС суммирование зарядовых пакетов, сформированных в фотоприемной секции, причем плата видео на сервере обеспечивает ввод цифрового монохромного видеосигнала в оперативную память с периодом nTк, а вывод из нее этого сигнала изображения - с периодом Тк, где Тк - длительность кадра, n - число суммируемых кадров.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых конструктивных элементов в составе телевизионной камеры, к числу которых относятся оптический блок, второй датчик ЦТС, селектор синхроимпульсов, детектор видеосигналов, ФИ записи и сброса, блок выборки-хранения, компаратор и коммутатор, а также ФИ накопления в составе второго датчика ЦТС.

Совокупность известных и новых признаков заявляемого устройства не известна из уровня техники, поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизны.

В заявляемом решении в сервер локальной вычислительной сети вводятся в автоматическом режиме в зависимости от времени суток панорамные изображения цветного или черно-белые изображения, причем монохромные видеосигналы регистрируются в нем с повышенным отношением сигнал/шум.

Поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.

На фиг.1 приведена структурная схема заявляемого устройства; на фиг.2 - структурная схема второго датчика ЦТС; на фиг.3 - функциональная схема технологической организации фотоприемника для второго датчика ЦТС; на фиг.4 - структурная схема ФИ накопления в составе второго датчика ЦТС; на фиг.5…7 - временные диаграммы, поясняющие работу заявляемого устройства; на фиг.8, по данным [2], представлена фотография изображения, полученного при помощи отечественного панорамного зеркально-линзового объектива; на фиг.9 показана оптическая схема оптического блока; на фиг.10 изображено условно кольцевое изображение, воспринимаемое первым и вторым датчиками ЦТС телевизионной камеры; на фиг.11 схематически представлено панорамное изображение этой кольцевой области, предлагаемое оператору персонального компьютера, в виде последовательности из 6-ти «прямоугольных» кадров.

Заявляемое устройство панорамного телевизионного наблюдения «день - ночь», см. фиг.1, содержит последовательно соединенные телевизионную камеру 1 и сервер 2, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютера в позиции 3, при этом телевизионная камера 1 состоит из последовательно расположенных и оптически связанных панорамного объектива 1-1 и оптического блока 1-2, первый выход которого оптически связан с мишенью фотоприемника первого датчика ЦТС 1-3, а второй выход оптического блока - с мишенью фотоприемника второго датчика ЦТС 1-4, который синхронизирован по частоте и фазе с первым датчиком ЦТС 1-3 по сигналу синхронизации приемника (ССП); телевизионная камера содержит в своем составе последовательно соединенные селектор 1-5 синхроимпульсов и ФИ 1-6 записи и сброса, а также последовательно соединенные детектор 1-7 видеосигналов, блок 1-8 выборки-хранения и компаратор 1-9, при этом аналоговый выход телевизионного сигнала первого датчика ЦТС 1-3 подключен соответственно к входу селектора 1-5 синхроимпульсов и к информационному входу детектора 1-7 видеосигналов, а цифровой выход телевизионного сигнала датчика 1-3 - к первому информационному входу коммутатора 1-10, второй информационный вход которого подключен к цифровому выходу телевизионного сигнала второго датчика ЦТС 1-4, а управляющий вход коммутатора 1-10 подключен к выходу компаратора 1-9, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению Un, при этом управляющий вход блока 1-8 выборки-хранения подключен к первому выходу ФИ 1-6 записи и сброса, второй выход которого подключен к управляющему входу детектора 1-7 видеосигналов, а выход коммутатора 1-10 является выходом «видео» телевизионной камеры.

Панорамный объектив 1-1 телевизионной камеры, как и в прототипе, предназначен для формирования оптического изображения кругового обзора (кольцевого изображения). В качестве технического решения для панорамного объектива 1-1, совпадающего с аналогичным решением для прототипа, может быть предложен панорамный зеркально-линзовый объектив, конструкция которого запатентована в России отечественными специалистами из Московского государственного университета геодезии и картографии [2].

Фотография кольцевого изображения, формируемого панорамным объективом, представлена на фиг.8. Угловое поле в пространстве предметов для этого объектива составляет 360 градусов по азимуту и может достигать (75-80) градусов по углу места.

Оптический блок 1-2 предназначен для того, чтобы распараллелить оптическое изображения с выхода панорамного объектива 1-1 на мишени каждого из двух датчиков ЦТС.

Оптический блок 1-2 (см. фиг.9) содержит светоделитель 1-2-1 и корректирующий светофильтр 1-2-2, при этом светоделитель 1-2-1 выполнен в виде призмы с двумя светоделительными гранями, расположенными под углом 30°, при этом первая светоделительная грань призмы является входом светоделителя, вторая светоделительная грань - первым выходом светоделителя, третья грань призмы, расположенная под углом 60° по отношению к первой ее грани, - вторым выходом светоделителя, а корректирующий светофильтр 1-2-2 выполнен в виде призмы с одной спектроделительной гранью, которая является входом корректирующего светофильтра и расположена под углом 30° по отношению к ее второй грани, которая является выходом корректирующего светофильтра, при этом первый выход светоделителя 1-2-1 оптически связан с входом корректирующего светофильтра 1-2-2, причем вторая светоделительная грань призмы светоделителя 1-2-1 установлена вплотную к спектроделительной грани призмы корректирующего светофильтра 1-2-2, при этом выход корректирующего светофильтра 1-2-2 является первым выходом оптического блока, а второй выход светоделителя 1-2-1 - вторым выходом оптического блока.

В перспективе может быть разработано и специализированное техническое решение телевизионного панорамного объектива с интегрированным в его конструкцию светоделителем и корректирующим светофильтром, т.е. в нем блоки 1-1 и 1-2 выполнены в одном оптическом приборе.

Мишени фотоприемников первого и второго датчиков ЦТС должны быть вписаны в оптический кадр панорамного объектива 1-1. Разрешающая способность матричного фотоприемника напрямую зависит от горизонтального угла поля зрения наблюдаемого оператором персонального компьютера изображения (γг). Чем меньше величина γг, тем выше требуемое число элементов матрицы по горизонтали и вертикали. Учитывая, что геометрические размеры оптического кадра сегодняшнего панорамного объектива совпадают с размерами кадра стандартной фотопленки, необходимо признать эти требования чрезвычайно высокими.

Современные мегапиксельные матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС) имеют явное ограничение по скорости тактирования фазных электродов выходного регистра: максимальная частота опроса элемента (пиксела) не превышает 40 МГц. Отсюда частота смены кадров наблюдаемого оператором персонального компьютера панорамного изображения должна быть принята значительно ниже 50 Гц, что не всегда допустимо по причине внесения дополнительных искажений видеосигнала при регистрации динамичных сюжетов.

Следует признать и другое условие, а именно дальнейший рост разрешающей способности матриц ПЗС ограничен производственными возможностями их технологии, которая по многим показателям приближается к физическим пределам.

Однако стремительно развивающаяся технология производства матриц на основе комплементарных структур «металл - окисел - полупроводник» (матриц КМОП) вполне может исправить эту ситуацию в ближайшее время, ибо максимально допустимая частота опроса пикселов в этих фотоприемниках уже превзошла отметку 100 МГц [3].

Если в датчике ЦТС 1-3 в качестве сенсора использована матрица ПЗС, имеющая организацию «строчный перенос», то в датчике ЦТС 1-4 она организована по типу «строчно-кадровый перенос».

Реализация строчно-кадрового переноса в сенсоре означает, что на кристалл матрицы ПЗС прототипа, имеющей организацию «строчный перенос», добавлена секция памяти 1-4-1-2, которая располагается между фотоприемной секцией 1-4-1-1 и выходным регистром 1-4-1-3 (см. фиг.3).

Фотоприемная секция 1-4-1-1 новой матрицы ПЗС имеет типовую конструкцию для матриц ПЗС с организацией «строчный перенос». Она обеспечивает накопление зарядовых пакетов в светочувствительных элементах, в качестве которых используются фотодиоды, организованные в столбцы. В непосредственной близости от каждого столбца фотодиодов находится нечувствительный к свету вертикальный ПЗС-регистр, отделенный от фотодиодов фотозатвором. Во время накопления зарядовых пакетов в фотодиодах на фотозатвор подается низкий уровень напряжения, обеспечивающий потенциальный барьер между фотодиодами и вертикальным ПЗС-регистром. По окончании накопления на фотозатвор кратковременно подается высокий уровень напряжения, разрешающий перенос зарядовых пакетов из фотодиодов в потенциальные ямы, образованные в вертикальных ПЗС-регистрах.

Фотоприемная секция 1-4-1-1 снабжена электронным затвором, выполняющим электронную регулировку чувствительности путем управления временем накопления зарядовых носителей в течение кадрового периода.

Зарядовые пакеты из вертикальных ПЗС-регистров секции 1-4-1-1 в промежутке интервала обратного хода кадровой развертки переносятся в секцию 1-4-1-2, а оттуда в последующем интервале прямого хода по кадру построчно переносятся в выходной регистр 1-4-1-3. Каждая зарядовая строка изображения затем поэлементно считывается через БПЗН 1-4-1-4, образуя на выходе «видео» фотоприемника электрический видеосигнал.

По сравнению с прототипом, изменяется и структурная схема второго датчика ЦТС 1-4 (см. фиг.2). Вводимый в состав генератора 1-4-2 управляющих импульсов дополнительно формирователь импульсов (ФИ) 1-4-2-5 накопления предназначен для осуществления логического управления работой секции памяти 1-4-1-2 с целью суммирования в ней с периодом кадров зарядовых пакетов, сформированных в фотопрйемнои секции 1-4-1-1. Величина накопленного таким образом заряда в секции 1-4-1-2 должна быть пропорциональна освещенности фотомишени 1-4-1-1, а достигается эта зависимость за счет выбора интервала nTк по цепи обратной связи: цифровой выход с детектора видеосигнала в сигнальном процессоре 1-4-3 - управляющий вход ФИ 1-4-2-5 накопления. Число суммируемых кадров накопления n ограничено, с одной стороны, динамикой событий на объекте, которые необходимо видеть оператору, а с другой стороны, - ростом темновой составляющей в видеосигнале матрицы ПЗС. Типовое значение параметра n по второй причине составляет 50…60 при нормальной температуре фотоприемника.

Применительно к трехфазной системе управления фотоприемником структурная схема ФИ 1-4-2-5 накопления может быть выполнена согласно решению, предлагаемому на фиг.4. Она содержит следующие цифровые блоки: счетчик интервала nTк, первый и второй элементы «И», элемент «ИЛИ», а также первый и второй элементы «НЕ».

Очевидно, что устройство ФИ 1-4-2-5 накопления может быть выполнено и в составе большой интегральной микросхемы (БИС) временного контроллера 1-4-2-1.

Очевидно и другое. При помощи данного метода, но с принципиально меньшим выигрышем в отношении сигнал/шум можно достичь повышения чувствительности монохромного канала устройства и при использовании в качестве фотоприемника второго датчика ЦТС 1-4 матрицы ПЗС с организацией «строчный перенос», если суммирование зарядовых пакетов производить в экранированных от света вертикальных ПЗС-регистрах сенсорной мишени.

На тактовый вход ФИ 1-4-2-5 накопления подаются с временного контроллера 1-4-2-1 кадровые синхроимпульсы - КСИ (см. фиг.6а), которые далее поступают на счетный вход счетчика интервала nТк. Емкость счетчика составляет n кадров, т.е. nTк, а вырабатываемый сигнал следует с периодом (n+1)Tк (см. фиг.6б). На выходе счетчика этот сигнал дополнительно задерживается на величину длительности КСИ (см. фиг.6в).

Выходной сигнал счетчика в другом масштабе представлен на фиг.7а. Если на фазный вход ФИ 1-4-2-5 с временного контроллера 1-4-2-1 подаются трехфазные импульсные последовательности (см. фиг.7б…г), то с выхода ФИ 1-3-2-5 будут сниматься преобразованные последовательности, как показано соответственно на фиг.7д…ж.

В результате в фотоприемнике ЦТС 1-4 зарядовые пакеты, накопленные в секции 1-4-1-1, складываются в секции памяти 1-4-1-2. Поэтому в композитном видеосигнале на выходе ЦТС 1-4 отношение сигнал/шум увеличивается в n раз, а сам сигнал изображения будет следовать с периодом (n+1)Tк, т.е. с пропуском на величину временного интервала nТк, как представлено на фиг.7з.

Селектор 1-5 синхроимпульсов предназначен для выделения из аналогового композитного видеосигнала первого датчика ЦТС 1-3 строчных и кадровых синхроимпульсов.

ФИ 1-6 записи и сброса служит для выполнения импульсного управления (с периодом кадров Тк) детектором 1-7 видеосигнала и блоком 1-8 выборки-хранения. Электрическая схема ФИ 1-6 является, по сути, схемой цифровой задержки, опубликованной в [4, с.138].

На фиг.5а показаны кадровые синхроимпульсы с выхода селектора 1-5. Импульс управления блоком 1-8 - импульс записи (см. фиг.5в) формируется по спаду кадрового синхроимпульса. Импульс управления блоком 1-7 - импульс сброса (см. фиг.4г) вырабатывается по спаду импульса записи. Длительность выходных импульсов ФИ 1-5 составляет период строки Тс.

Детектор 1-7 видеосигнала (по пиковому или по среднему значению параметра), блок 1-8 выборки-хранения и компаратор 1-9 могут быть выполнены с использованием операционных усилителей по известным схемам (см., например, [5, с.231, с.247]).

Коммутатор 1-10 предназначен для вывода по команде с компаратора 1-9 на выход телевизионной камеры либо цифрового телевизионного сигнала цветного изображения от датчика 1-3, либо цифрового телевизионного сигнала черно-белого изображения от датчика 1-4. Плата видео, установленная в свободный слот на материнской плате сервера 2, выполняет следующие функции:

- ввод «кольцевого» цифрового цветного или соответственно монохромного видеосигнала в оперативную память;

- преобразование выходного «кольцевого» кадра черно-белого изображения или «кольцевого» кадра цветного изображения в соответствующие «прямоугольные» кадры путем считывания видеосигнала из оперативной памяти.

Отметим, что операция считывания этих «прямоугольных» кадров включает и коррекцию программным путем геометрических искажений соответствующего участка панорамного изображения точно так же, как это имеет место в прототипе.

Устройство панорамного телевизионного наблюдения «день - ночь» (см. фиг.1) работает следующим образом. Телевизионная камера 1 устанавливается в фиксированное положение, например, при помощи фотоштатива (на фиг.1 он не показан).

«Кольцевое» изображение наблюдаемой сцены, формируемое панорамным объективом 1-1, по оптическому пути: первая светоделительная грань призмы светоделителя 1-2-1, вторая светоделительная грань призмы светоделителя 1-2-1, спектроделительная грань призмы корректирующего светофильтра 1-2-2, вторая грань призмы корректирующего светофильтра 1-2-2 проецируется в видимом спектральном диапазоне на фотомишень первого датчика ЦТС 1-3. Одновременно оптический кадр панорамного объектива 1-1 по другому оптическому пути: первая светоделительная грань призмы светоделителя 1-2-1, вторая светоделительная грань призмы светоделителя 1-2-1, третья грань призмы светоделителя 1-2-1 во всем спектральном диапазоне (видимом и инфракрасном) проецируется на фотомишень второго датчика ЦТС 1-4. Отметим, что инфракрасная область спектра последнего изображения дополнительно усиливается за счет светового потока, отраженного спектроделительной гранью призмы корректирующего светофильтра 1-2-2 в направлении третьей грани призмы светоделителя 1-2-1.

В результате фотоэлектрических и последующих аналого-цифровых преобразований видеосигнала на выходе «видео 1» датчика ЦТС 1-3 формируется цифровой телевизионный сигнал цветного изображения, а на выходе «видео 2» датчика ЦТС 1-4 - цифровой телевизионный сигнал черно-белого изображения.

Селектор 1-5 выделяет из аналогового композитного цветного видеосигнала датчика ЦТС 1-3 (см. фиг.5а) строчные и кадровые синхроимпульсы (см. фиг.5б), а ФИ 1-5 вырабатывает в пределах каждого кадрового гасящего импульса следующие с периодом Tк импульсы записи и сброса (см. соответственно фиг.5в и фиг.5г).

Детектор 1-7 с периодом Tк измеряет уровень видеосигнала первого датчика 1-3 (см. фиг.5д), блок 1-8 выборки-хранения запоминает его на время Тк (см. фиг.5е), а компаратор 1-9 оценивает выходное напряжение, сравнивая его с пороговым напряжением Un (см. фиг.5ж).

Предположим, что устройство панорамного телевизионного наблюдения работает в дневное время суток, т.е. в режиме «день». Тогда компаратор 1-9 не изменяет своего состояния по выходу, поддерживая состояние логической «1» (см. диаграмму на фиг.5ж), а следовательно, на выход «видео» телевизионной камеры передается цифровой композитный видеосигнал с первого датчика 1-3. Затем «кольцевой» видеосигнал цветного изображения по линии связи между телевизионной камерой 1 и сервером 2 поступает на плату видео, а далее вводится (записывается) в блоки оперативной памяти.

Предположим, что текущий угол поля зрения (γг) предъявляемого панорамного изображения составляет 60 градусов по горизонтали, тогда «кольцевой» кадр записи включает 6 (шесть) условных областей (см. фиг.10).

Цифровой видеосигнал записи для каждого «кольцевого» кадра изображения преобразуется в 6 «прямоугольных» кадров, которые могут быть предложены в виде выбранной последовательности (см. фиг.11) операторам локальной вычислительной сети.

Будем считать, что в качестве персональных компьютеров 3, образующих эту сеть, использованы ноутбуки, содержащие в своем составе материнскую плату с установленными на ней процессором и оперативной памятью, а также жесткий диск, дисплей, клавиатуру и тачпад - указательное устройство, используемое вместо манипулятора «мышь». Оператор каждого ноутбука 3 может осуществить селекцию предлагаемого сервером 2 изображения и его вывод на экран дисплея.

Предположим, что устройство панорамного телевизионного наблюдения работает в вечернее или ночное время. Тогда на выходе компаратора 1-9 устанавливается состояние логического «0» (см. фиг.5ж). В результате на выход телевизионной камеры передается цифровой композитный видеосигнал со второго датчика 1-4, а по линии связи на плату видео сервера 2 поступает «кольцевой» видеосигнал черно-белого изображения.

В зависимости от освещенности наблюдаемой сцены в секции памяти 1-4-1-2 матрицы ПЗС второго датчика 1-4 будет реализовано сложение такого числа зарядовых пакетов кадров, чтобы обеспечить оптимальное накопление фотоприемника и формирование на выходе датчика монохромного изображения с максимально возможным отношением сигнал/шум.

В остальном же работа устройства панорамного наблюдения в это время суток не отличается от его работы в дневное время.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что оператору ноутбука, по сравнению с прототипом, предлагается цветное изображение днем и черно-белое изображение вечером и ночью в автоматическом режиме переключения и с повышенным отношением сигнал/шум для монохромного изображения.

В настоящее время все элементы структурной схемы устройства панорамного телевизионного наблюдения «день - ночь» освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью. Поэтому следует считать предлагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ №2371880, МПК H04N 7/00. Способ панорамного телевизионного наблюдения и устройство для его осуществления. / В.М. Смелков // Б.И. - 2009. - №30.

2. Патент РФ №2185645, МПК G02B 13/06, G02B 17/08. Панорамный зеркально-линзовый объектив. / А.В. Куртов, В.А. Соломатин // Б.И. - 2002. - №20.

3. Березин В.В., Умбиталиев А.А., Фахми Ш.С., Цыцулин А.К., Шипилов Н.Н. Твердотельная революция в телевидении: Телевизионные системы на основе приборов с зарядовой связью, систем на кристалле и видеосистем на кристалле / Под ред. А.А. Умбиталиева и А.К. Цыцулина. - М.: «Радио и связь», 2006.

4. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники, в трех томах. М.: «Мир», том 2, 1983.

5. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники, в трех томах. М.: «Мир», том 1, 1983.

1. Устройство панорамного телевизионного наблюдения «день-ночь», содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютера, при этом телевизионная камера состоит из последовательно расположенных и оптически связанных панорамного объектива и датчика цифрового телевизионного сигнала (датчика ЦТС), а в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управления и питанию с шиной сервера, содержащая блок преобразования «кольцевого» кадра в «прямоугольные» кадры (БПКП), вход которого подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть», причем число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению:

где γг - горизонтальный угол поля зрения в градусах наблюдаемого оператором изображения, а само это преобразование выполняется программным путем, отличающееся тем, что в телевизионную камеру введены оптический блок, второй датчик ЦТС, синхронизированный по частоте и фазе с первым датчиком ЦТС по сигналу синхронизации приемника (ССП), а также последовательно соединенные селектор синхроимпульсов и формирователь импульсов (ФИ) записи и сброса, последовательно соединенные детектор видеосигналов, блок выборки-хранения и компаратор, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению, а выход - к управляющему входу коммутатора, первый информационный вход которого подключен к выходу цифрового телевизионного сигнала первого датчика ЦТС, второй информационный вход коммутатора - к выходу цифрового телевизионного сигнала второго датчика ЦТС, а выход коммутатора является выходом «видео» телевизионной камеры, при этом вход оптического блока оптически связан с оптическим кадром панорамного объектива, первый выход оптического блока - с мишенью фотоприемника первого датчика ЦТС, а второй выход оптического блока - с мишенью фотоприемника второго датчика ЦТС, при этом аналоговый выход телевизионного сигнала первого датчика ЦТС, который является датчиком цветного сигнала изображения и выполнен на основе матрицы ПЗС с организацией «строчный перенос», подключен соответственно к входу селектора синхроимпульсов и к информационному входу детектора видеосигналов, а второй датчик ЦТС является датчиком черно-белого сигнала изображения и выполнен на основе матрицы ПЗС с организацией «строчно-кадровый перенос», при этом управляющий вход блока выборки-хранения подключен к первому выходу ФИ записи и сброса, второй выход которого подключен к управляющему входу детектора видеосигналов, в состав второго датчика ЦТС дополнительно введен формирователь импульсов (ФИ) накопления, обеспечивающий в секции памяти матрицы ПЗС суммирование зарядовых пакетов, сформированных в фотоприемной секции, причем плата видео на сервере обеспечивает ввод цифрового монохромного видеосигнала в оперативную память с периодом nTк, а вывод из нее этого сигнала изображения - с периодом Tк, где Тк - длительность кадра, n - число суммируемых кадров.

2. Устройство панорамного телевизионного наблюдения по п.1, отличающееся тем, что оптический блок содержит светоделитель и корректирующий светофильтр, при этом светоделитель выполнен в виде призмы с двумя светоделительными гранями, расположенными под углом 30°, при этом первая светоделительная грань призмы является входом светоделителя, вторая светоделительная грань - первым выходом светоделителя, третья грань призмы, расположенная под углом 60° по отношению к первой ее грани, - вторым выходом светоделителя, а корректирующий светофильтр выполнен в виде призмы с одной спектроделительной гранью, которая является входом корректирующего светофильтра и расположена под углом 30° по отношению к ее второй грани, которая является выходом корректирующего светофильтра, при этом первый выход светоделителя оптически связан с входом корректирующего светофильтра, причем вторая светоделительная грань призмы светоделителя установлена вплотную к спектроделительной грани призмы корректирующего светофильтра, при этом выход корректирующего светофильтра является первым выходом оптического блока, а второй выход светоделителя - вторым выходом оптического блока.

3. Устройство панорамного телевизионного наблюдения по п.1, отличающееся тем, что панорамный объектив, светоделитель и корректирующий светофильтр выполнены в одном оптическом приборе.

4. Устройство панорамного наблюдения по п.1, отличающееся тем, что фотоприемник второго датчика ЦТС телевизионной камеры выполнен на основе матрицы ПЗС с организацией «строчный перенос», а суммирование зарядовых пакетов, накопленных в течение кадра в светочувствительных элементах мишени фотоприемника, производится в экранированных от света вертикальных ПЗС-регистрах мишени.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области систем видеоконтроля и к способу их управления. Техническим результатом является обеспечение взаимного управления аналоговой системы видеоконтроля и цифровой системы видеоконтроля.

Изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению, которое выполняется телевизионной системой при помощи телевизионной камеры кругового обзора в области, близкой к полусфере, т.е.

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.

Изобретение относится к системе видеонаблюдения с распределенными узлами и способу управления такой системой. Техническим результатом является обеспечение долгосрочной стабильной работы системы видеонаблюдения при большой нагрузке, а также обработки данных в режиме реального времени при большой нагрузке.

Изобретение относится к области видеонаблюдения. Техническим результатом является повышение отказоустойчивости системы видеонаблюдения.

Изобретение относится к области охранной сигнализации, в частности к средствам видеонаблюдения, предназначенным для обнаружения и идентификации нарушителя, проникающего через зону обнаружения протяженного рубежа охраны и вызвавшего срабатывания средств обнаружения.

Изобретение относится к системам видеонаблюдения с использованием средств распознавания опасных событий на охраняемом объекте. Технический результат заключается в повышении надежности охраны и точности распознавания.

Изобретение относится к системам видеонаблюдения, в частности к технологии воспроизведения записи видеонаблюдения и управления воспроизведением записи видеонаблюдения.

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

Изобретение относится к способам формирования изображений на дисплеях различных цифровых устройств, а также может быть использовано в медицине при профилактике и лечении заболеваний глаз.

Изобретение относится к устройству аудио-видео фиксации для стрелкового оружия самообороны. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей стрелкового оружия самообороны и обеспечении информационной безопасности. Данное устройство содержит блок видео-аудио фиксации, который своим выходом через блок памяти и блок передачи данных соединен с блоком независимого удаленного сервера, который своим входом-выходом соединен с блоком автоматического восстановления видеоряда, блок передачи данных своим входом соединен с блоком включения и блоком памяти, а выходом соединен с блоком анализа и управления, который входом-выходом соединен с блоком включения, блок включения своим выходом соединен с блоком видео-аудио фиксации, а также с блоком геопозиционирования, а входами с блоком питания и блоком оружейного предохранителя, блок геопозиционирования своим выходом соединен с блоком памяти. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технологиям беспроводной связи. Технический результат изобретения заключается в обеспечении безопасного беспроводного соединения между удаленной сетью и транспортным средством. Коммуникационная система транспортного средства содержит процессор для определения подлинности поставщика коммуникационных услуг. Если подлинность поставщика коммуникационных услуг установлена, процессор может использовать поисковую таблицу для определения номера точки доступа (APN), а также имени пользователя и пароля для обеспечения беспроводного интернет-соединения через беспроводное устройство. Если подлинность поставщика коммуникационных услуг не установлена или более чем один APN и/или комбинация имя пользователя/пароль связана с данным поставщиком коммуникационных услуг, процессор функционирует таким образом, чтобы осуществлять процесс предположения и проверки для определения должной регистрационной информации. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к средствам управления камерой. Технический результат заключается в увеличении диапазона полученного изображения. Получают первую информацию, используемую для управления первой областью, которая задана в пределах полного изображения, зафиксированного блоком камеры. Получают вторую информацию, используемую для управления второй областью, которая задана в пределах полного изображения. Управляют механическим перемещением блока камеры на основе первой информации. Получают изображение первой области из полного изображения, зафиксированного блоком камеры, и извлекают изображение второй области из первой области на основе второй информации. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 20 ил.

Изобретение относится к области прикладного телевидения. Техническим результатом является повышение разрешающей способности телевизионных изображений и обеспечение возможности оперативного изменения зон регистрации лучистого потока для наблюдения объектов в разных спектральных участках оптического спектра. Результат достигается посредством формирования сигналов телевизионных изображений различных участков спектра, включающего регистрацию входного лучистого потока F′(λ) внутри широкого спектрального интервала от λ1 до λn, образование из него трех отдельных лучистых потоков F1(λ), F2(λ) и F3(λ), формирование в первом канале лучистого потока F1(λ) видимой части спектра видеосигналов цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t), формирование во втором канале лучистого потока F2(λ) видимой и ближней инфракрасной областей спектра видеосигналов спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t), формирование в третьем канале на основе лучистого потока F3(λ) тепловой инфракрасной области спектра видеосигналов тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t), при этом, до формирования сигналов изображения в первом канале лучистый поток F1(λ) расщепляют дополнительно на три идентичных потока, во втором канале лучистый поток F2(λ) расщепляют дополнительно на три идентичных потока, а в третьем канале лучистый поток F3(λ) расщепляют дополнительно на два идентичных потока, затем каждый отдельный поток пропускают через отдельный оптический фильтр, при этом спектральная характеристика оптического фильтра для первого канала соответствует зонам регистрации светового потока в красной (R), зеленой (G) и синей (B) области видимой части спектра, для второго канала спектральная характеристика оптического фильтра соответствует выбранным зонам регистрации Δλ1 Δλ2 и Δλ3 лучистого потока в видимой и ближней инфракрасной областях спектра, для третьего канала соответствует зонам регистрации Δλ4 и Δλ5 в тепловом инфракрасном участке спектра, затем осуществляют раздельное преобразование каждого лучистого потока в сигнал изображения, после чего полученные группы видеосигналов для первого, второго и третьего каналов усиливают, преобразуют аналоговые видеосигналы в цифровые, осуществляют цифровую апертурную обработку видеосигналов и гамма-коррекцию видеосигналов, затем цифровые видеосигналы цветного телевидения UR(t), UG(t) и UB(t) спектрозонального телевидения UΔλ1(t), UΔλ2(t) и UΔλ3(t) и тепловидения UΔλ4(t) и UΔλ5(t) используют для совместной их обработки, при этом осуществляют операции вычитания или суммирования видеосигналов между собой, замены части изображения одного видеосигнала частью изображения другого, изменения полярности видеосигналов, разделения видеосигналов на низкочастотную и высокочастотную составляющие, затем исходные и вновь сформированные видеосигналы отображают на экранах видеоконтрольных устройств для визуального восприятия изображений и автоматического анализа. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для прикладного телевидения, для видеонаблюдения объектов окружающего пространства и совместного формирования цветных, спектрозональных и тепловизионных изображений. Технический результат состоит в повышении видеоинформационного обеспечения и эффективности процесса наблюдения и достоверности анализа объектов многокомпонентных изображений. Для этого после расщепления входного лучистого потока на два одинаковых потока, их пропускают через два широкополосных оптических фильтра, первый из которых имеет спектральную характеристику, охватывающую спектральный участок в видимой области спектра, и на выходе первого оптического фильтра образуют лучистый поток, a спектральная характеристика второго оптического фильтра охватывает спектральный участок в видимой и ближней ИК1 области спектра и на выходе второго оптического фильтра образуют лучистый поток, после чего формируют видеосигналы цветного телевидения, формируют видеосигналы спектрозонального телевидения, кроме того, организуют третий канал, для чего входной лучистый поток пропускают через инфракрасный объектив, получают видеосигналы тепловидения, соответствующие зонам регистрации теплового участка областей спектра, после чего усиливают и осуществляют раздельную и совместную цифровую обработку сформированных видеосигналов, отображают их для визуального восприятия изображений или автоматического анализа видеоинформации. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к системам безопасности, мониторинга и отслеживания движущегося объекта путем отображения на устройстве отображения экрана мониторинга в реальном времени захваченных изображений. Техническим результатом является обеспечение непрерывного отслеживания, даже когда прерывание или ошибка возникает в процессе слежения, а также уменьшение нагрузки в отслеживании движущегося объекта. Предложено устройство содействия в отслеживании для содействия контролирующему человеку в отслеживании движущегося объекта, отображаемого на экране мониторинга, на котором виды отображения для отображения в реальном времени захваченных изображений, сделанных соответствующими камерами, расположены на изображении карты, представляющем контролируемую зону в соответствии с фактическим расположением камер, включает в себя: блок установки цели, которая должна отслеживаться, который в ответ на операцию ввода, выполняемую контролирующим человеком на одном из видов отображения для обозначения движущегося объекта, который должен отслеживаться, устанавливает обозначенный движущийся объект в качестве цели, которая должна отслеживаться; блок предсказания, который предсказывает следующий вид отображения, на котором движущийся объект, установленный в качестве цели, которая должна отслеживаться, появится в следующий раз, на основе информации слежения, полученной путем обработки захваченных изображений; и блок указания вида отображения, который указывает следующий вид отображения на экране мониторинга. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к формированию смоделированного видеоизображения. Техническим результатом является получение смоделированных видеоизображений движения транспортных средств, имеющих высокую частоту кадров, высокую разрешающую способность и многочисленные виды, путем обработки видео от однонаправленных камер, имеющих низкую частоту кадров и низкую разрешающую способность. Предложено устанавливать множество камер в разных направлениях в местоположении, чтобы записать для сохранения изображения транспортных средств с множества углов, которые индексируются; принимают исходное видео, вводимое от однонаправленной камеры; формируют поток фрагментов видео транспортных средств; сопоставляют транспортные средства во фрагментах видео транспортных средств с соответствующими cохраненными изображениями транспортных средств с использованием «скользящего окна» с нормированной взаимной корреляцией; извлекают изображения под другим углом, соответствующие сохраненным изображениям транспортных средств; объединяют извлеченные изображения в смоделированное видео, отображающее транспортные средства, движущиеся в другом направлении; формируют смоделированное видео с другой частотой кадров, чем частота кадров вводимого исходного видео, для снижения нерезкости и тусклости вводимого исходного видео и визуализируют смоделированное видео. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к системам видеомониторинга, в частности, больших лесных территорий с определением координат обнаруживаемых объектов при помощи оптической пассивной локации с целью раннего обнаружения лесных пожаров. Техническим результатом является эффективная организация трафика данных, без использования высокоскоростных каналов, а также гибкое управление вычислительными ресурсами для анализа полученных данных. Предложена распределенная система видеомониторинга леса, содержащая множество видеосерверов, где каждый видеосервер обслуживает одну или более видеокамер; один или более объектных серверов; и множество компьютерных терминалов. Посредством видеосервера выполняют анализ видеоданных, принятых от видеокамеры для выявления признаков возгорания, при выявлении которых формируют объект данных потенциальной опасности, с привязкой к видеоданным, и посылают сформированный объект данных в объектный сервер. Посредством объектного сервера принимают объект данных потенциальной опасности, сопоставляют принятый объект данных с ранее сохраненными объектами данных потенциальной опасности, по результатам сопоставления выполняют одно из: сохранения принятого объекта данных, модифицирования одного из ранее сохраненных объектов данных и модифицирования принятого объекта данных; и посылают один или более объектов данных потенциальной опасности в компьютерный терминал. Посредством компьютерного терминала принимают объекты данных потенциальной опасности и представляют для оператора объекты данных потенциальной опасности. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к системе помощи при вождении транспортного средства, в частности к способу определения дождевых капель. Техническим результатом является создание способа определения дождевых капель, который допускает определение дождевой капли при недопущении уменьшения точности определения для окружающей обстановки. Предложена система помощи при вождении, которая устанавливается на транспортном средстве и содержит: средство 10 захвата изображений I окрестностей, включающее в себя фрагмент движущегося объекта, средство 22 хранения первых линий E1 контура, определенных из первого изображения I окрестностей, захваченного в нормальных условиях средством 10 захвата изображений, и средство 23 вычисления степени совпадения между первой линией E1 контура и второй линией E2 контура, определенной из второго изображения I окрестностей, в данный момент захваченного средством 10 захвата изображений. Средство 24 оценки дождевых капель оценивает то, что дождевая капля прилипла к модулю линз средства 10 захвата изображений, в ответ на снижение степени совпадения между первой линией E1 контура и второй линией E2 контура. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 13 ил.

Городская машина содержит корпус (1), приводы передних и задних колес (5), видеокамеры наружного наблюдения, радары для определения расстояний до объектов окружающей обстановки. Приемопередающие элементы радаров (6) размещены на каждом из колес совместно с датчиками их углового положения. Приводы колес снабжены индивидуальными электродвигателями, размещенными внутри каждой из ступиц, а также силовыми устройствами для поворота в горизонтальной плоскости каждого из них на любой независимый от других колес угол, рассчитанный системой управления для выбранной водителем траектории, включая плоскопараллельное движение городской машины в любом направлении. Видеокамеры установлены над всеми дверями (8), а также со стороны заднего торца корпуса с возможностью передачи на дисплей полученного изображения, совмещенного с планом окружающей обстановки, полученного с помощью радаров и системы навигации и дополненного изображением прогнозируемого бортовым компьютером коридора движения в зависимости от заданного водителем центра поворота или вида движения. Достигается повышение мобильности и маневренности городской машины, а также безопасности пассажиров и прочих участников дорожного движения. 6 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх