RU2472302C1 - Television camera for recording images in conditions of low illumination and/or low brightness of viewed objects - Google Patents
Television camera for recording images in conditions of low illumination and/or low brightness of viewed objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2472302C1 RU2472302C1 RU2011144706/07A RU2011144706A RU2472302C1 RU 2472302 C1 RU2472302 C1 RU 2472302C1 RU 2011144706/07 A RU2011144706/07 A RU 2011144706/07A RU 2011144706 A RU2011144706 A RU 2011144706A RU 2472302 C1 RU2472302 C1 RU 2472302C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- signal
- camera
- computer
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к телевизионным системам, телекамеры которых выполнены на основе преобразователя «свет - сигнал» в виде матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС) и работают 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.The present invention relates to television systems, the cameras of which are made on the basis of the light-signal converter in the form of a matrix of devices with charge coupling (CCD matrix) and operate in conditions of complex lighting and / or complex brightness of objects. These conditions mean that in the field of view of the camera can be simultaneously highly and dimly lit objects and / or objects with a sharp difference in brightness.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать телевизионную систему [1], содержащую на передающей стороне телекамеру, состоящую из последовательно расположенных и оптически связанных объектива и датчика телевизионного сигнала (ДТС), выход композитного видеосигнала которого является выходом «Видео» телекамеры; последовательно соединенных селектора синхроимпульсов, счетчика-делителя и блока предустановки и коммутации (БПК), управляющий вход которого соединен с первым управляющим входом ДТС и подключен к прямому выходу RS-триггера, тактовый вход которого подключен к выходу кадровых синхроимпульсов селектора, вход которого подключен к выходу композитного видеосигнала ДТС, второй управляющий вход которого подключен к выходу БПК, причем входы «S» и «R» RS-триггера подключены к выходам блока сопряжения интерфейса и являются соответственно входом «Пуск» и входом «Стоп» телекамеры; на приемной стороне системы - персональный компьютер, аппаратный и программный продукт которого обеспечивают запись сигнала изображения в режиме «Снимок», причем интервал времени между двумя последовательными снимками установлен равным полупериоду следования импульсов с выхода счетчика делителя телекамеры, а между блоками передающей и приемной стороны системы - линию связи, выполняющую по трем жилам кабеля соединения сигналов «Пуск», «Стоп» и «Видео» телекамеры и компьютера.The closest in technical essence to the claimed invention should be considered a television system [1] containing a television camera on the transmitting side, consisting of sequentially located and optically coupled lens and a television signal sensor (TPA), the composite video signal output of which is the video output of the television camera; serially connected clock pulses, counter-divider and preset and switching unit (BPC), the control input of which is connected to the first control input of the DCS and connected to the direct output of the RS-trigger, the clock input of which is connected to the output of the frame clock of the selector, the input of which is connected to the output composite video signal DTS, the second control input of which is connected to the output of the BOD, and the inputs “S” and “R” of the RS-flip-flop are connected to the outputs of the interface interface unit and are respectively the input “P speed "and the entrance of the" Stop "camera; on the receiving side of the system - a personal computer, the hardware and software product of which provides recording the image signal in the "Snapshot" mode, and the time interval between two consecutive snapshots is set equal to the half-cycle of the pulses from the output of the counter of the camera divider, and between the transmitting and receiving sides of the system - a communication line that runs across the three cores of the cable connecting the Start, Stop and Video signals of the camera and computer.
Устройство телевизионной системы обеспечивает в телекамере для светлых и темных фрагментов сцены режим экспозиции матрицы ПЗС с «коротким» и «длинным» по длительности накоплением информационных зарядов путем формирования двух периодических последовательностей видеокадров с последующей записью двух снимков из этого видеоряда в память компьютера.The device of the television system provides in the camera for light and dark fragments of the scene the exposure mode of the CCD matrix with "short" and "long" in duration accumulation of information charges by forming two periodic sequences of video frames with the subsequent recording of two images from this video sequence to the computer's memory.
Недостаток прототипа - расплывание (блюминг) видеосигнала снимка с «длинным» накоплением из-за ограниченных возможностей матрицы ПЗС для устранения избыточных зарядов, возникающих в условиях регистрации больших перепадов освещенности и/или яркости сцены.The disadvantage of the prototype is the spreading (blooming) of the video signal of the image with a "long" accumulation due to the limited capabilities of the CCD matrix to eliminate excess charges arising from the registration of large differences in illumination and / or brightness of the scene.
Задача изобретения - исключение блюминга видеосигнала в обоих снимках при априорно заданной области высокой облученности фотоприемника.The objective of the invention is the elimination of blooming of the video signal in both images with a priori given region of high irradiation of the photodetector.
Поставленная задача решается тем, что в заявляемую телевизионную систему, которая содержит на передающей стороне системы телекамеру, состоящую из последовательно расположенных и оптически связанных объектива и ДТС, последовательно соединенных селектора синхроимпульсов, счетчика-делителя и БПК, управляющий вход которого соединен с первым управляющим входом ДТС и подключен к прямому выходу RS-триггера, тактовый вход которого подключен к выходу кадровых синхроимпульсов селектора, вход которого подключен к выходу композитного видеосигнала ДТС, второй управляющий вход которого подключен к выходу БПК, причем входы «S» и «R» RS-триггера подключены к выходам блока сопряжения интерфейса и являются соответственно входом «Пуск» и входом «Стоп» телекамеры; на приемной стороне системы - персональный компьютер, аппаратный и программный продукт которого обеспечивают запись сигнала изображения в режиме «Снимок», причем интервал времени между двумя последовательными снимками установлен равным полупериоду следования импульсов с выхода счетчика делителя телекамеры, а между блоками передающей и приемной стороны системы -линию связи, выполняющую по трем жилам кабеля соединения сигналов «Пуск», «Стоп» и «Видео» телекамеры и компьютера, при этом в телекамеру введены формирователь сигналов «рамка» и «окошко» (ФСРО), видеосмеситель, выход которого является выходом «Видео» телекамеры, и соединенные между собой последовательно элемент «И», элемент «ИЛИ», преобразователь уровней (ПУ) и выполненная на основе электрохромного прибора светорегулирующая ячейка, которая расположена в заднем отрезке объектива, причем пространственное положение и геометрические размеры светорегулирующей ячейки соответствуют временному размещению в растре и параметрам в единицах времени, установленным для сигнала «окошко» ФСРО, выход которого является выходом сигнала «Окошко» телекамеры, управляющий вход ФСРО подключен к прямому выходу RS-триггера, первый синхронизирующий вход ФСРО - к выходу кадровых синхроимпульсов селектора, второй синхронизирующий вход ФСО - к выходу строчных синхроимпульсов селектора, выход сигнала «Рамка» ФСРО - к первому входу видеосмесителя, второй вход которого подключен к выходу композитного видеосигнала ДТС, выход сигнала «Накопление» которого подключен к первому входу элемента «И», второй вход которого подключен к выходу счетчика-делителя, а второй вход элемента «ИЛИ» является входом «Перегрузка/Норма» телекамеры и подключен к соответствующему выходу блока сопряжения интерфейса, а в линию связи введены дополнительные две жилы кабеля для выполнения соединений выхода сигнала «Перегрузка/Норма» на компьютере с входом этого сигнала в телекамере и выхода сигнала «Окошко» телекамеры с входом этого сигнала на компьютере.The problem is solved in that in the inventive television system, which contains a television camera on the transmitting side of the system, consisting of sequentially located and optically coupled lens and TPA, serially connected clock pulses, counter-divider and BOD, the control input of which is connected to the first control input of TPA and connected to the direct output of the RS-trigger, the clock input of which is connected to the output of the frame sync pulses of the selector, the input of which is connected to the output of the composite video signal la TPA, a second control input of which is connected to the output of BOD, and inputs «S» and «R» RS-flip-flop connected to the output interface and the interface unit are respectively input of "Start" input and "Stop" camera; on the receiving side of the system - a personal computer, the hardware and software product of which provides recording the image signal in the "Snapshot" mode, and the time interval between two consecutive snapshots is set equal to the half-cycle of the pulses from the output of the counter of the camera divider, and between the transmitting and receiving sides of the system - a communication line that runs along the three cores of the cable connecting the Start, Stop and Video signals of the camera and the computer, while the frame shaper is introduced into the camera ”And“ window ”(FSRO), a video mixer, the output of which is the“ Video ”output of the camera, and interconnected in series with the“ AND ”element, the“ OR ”element, a level converter (PU) and a light control cell based on an electrochromic device, which located in the rear segment of the lens, and the spatial position and geometric dimensions of the light-regulating cell correspond to the temporary placement in the raster and the parameters in units of time set for the signal "window" FSRO, the output of which is the output of the “Window” signal of the camera, the control input of the FSRO is connected to the direct output of the RS trigger, the first synchronizing input of the FSRO is connected to the output of the frame sync pulses of the selector, the second synchronizing input of the FSO is connected to the output of the horizontal sync pulses of the selector, the signal output of the “Frame” of the FSRO is to the first input a video mixer, the second input of which is connected to the output of the composite video signal of the DTS, the output of the signal "Accumulation" of which is connected to the first input of the element "AND", the second input of which is connected to the output of the counter-divider, and the second input is electronic The “OR” element is the “Overload / Norm” input of the camera and is connected to the corresponding output of the interface interface unit, and two additional cable strands are inserted into the communication line to make connections of the “Overload / Norm” signal output on the computer with this signal input in the camera and the output signal “Window” of the camera with the input of this signal on the computer.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая телевизионная система отличается следующими признаками:Comparative analysis with the prototype shows that the claimed television system is characterized by the following features:
- наличием в ее телекамере новых блоков, в том числе: формирователя сигналов «рамка» и «окошко» (ФСРО), видеосмесителя, элемента «И», элемента «ИЛИ», преобразователя уровней (ПУ) и светорегулирующей ячейки;- the presence in her television camera of new units, including: a signal shaper “frame” and “window” (FSRO), a video mixer, an “I” element, an “OR” element, a level converter (PU), and a light control cell;
- формой выполнения светорегулирующей ячейки в части ее геометрических размеров;- the form of implementation of the light control cell in part of its geometric dimensions;
- пространственным положением светорегулирующей ячейки относительно объектива;- the spatial position of the light control cell relative to the lens;
- наличием новых связей между новыми блоками телекамеры и новых связей между новыми и остальными блоками;- the presence of new connections between new blocks of the camera and new connections between new and other blocks;
- двумя дополнительными жилами кабеля в линии связи.- two additional cable cores in the communication line.
Совокупность известных и новых признаков не известна из уровня техники, поэтому заявляемое решение отвечает требованию новизны.The combination of known and new features is not known from the prior art, therefore, the claimed solution meets the requirement of novelty.
В предлагаемом решении для снимка с «длинным» накоплением в «окне» кадра - априорно заданной в пространстве области сверхвысокой (предельной) облученности на фотомишени матрицы ПЗС гарантируется неискаженный уровень зарядового рельефа для этой площади. Одновременно при выполнении этого снимка на остальной площади фотомишени исключено воздействие предельной облученности на сам процесс экспонирования.In the proposed solution for a picture with a “long” accumulation in the “window” of the frame — a region a priori defined in space of a region of ultrahigh (limiting) irradiation on the photographic target of the CCD, an undistorted level of charge relief for this area is guaranteed. At the same time, when taking this picture on the rest of the target area, the effect of the maximum irradiation on the exposure process itself is excluded.
По техническому результату и методам его достижения заявляемое решение соответствует требованию о наличии изобретательского уровня.According to the technical result and methods for its achievement, the claimed solution meets the requirement of inventive step.
На фиг.1 изображена структурная схема заявляемой телевизионной системы; на фиг.2 - эпюры сигналов, поясняющих формирование импульсов управления для светорегулирующей ячейки телекамеры; на фиг.3 - временная диаграмма, поясняющая работу телевизионной системы; на фиг.4 и 5 - соответственно конструкция и типовая характеристика пропускания светорегулирующей ячейки.Figure 1 shows the structural diagram of the inventive television system; figure 2 - plot of signals explaining the formation of control pulses for the light control cell of the camera; figure 3 is a timing chart explaining the operation of the television system; figure 4 and 5, respectively, the design and typical transmission characteristic of the light control cell.
Заявляемая телевизионная система (см. фиг.1) содержит на передающей стороне телекамеру 1, на приемной стороне - компьютер 2, а между ними - линию связи 3, при этом телекамера 1 включает в свой состав последовательно расположенные и оптически связанные объектив 1-1, светорегулирующую ячейку 1-12 и ДТС 1-2; последовательно соединенные селектор 1-4 синхроимпульсов, счетчик-делитель 1-5 и БПК 1-6; последовательно соединенные элемент «И» 1-9, элемент «ИЛИ» 1-10 и ПУ 1-11, выход которого подключен к входу управления ячейки 1-12; последовательно соединенные по сигналу «Рамка» ФСРО 1-8 и видеосмеситель 1-12, второй вход которого подключен к выходу композитного видеосигнала ДТС 1-2, выход сигнала «Накопление» которого подключен к первому входу элемента «И» 1-9, второй вход которого подключен к выходу счетчика-делителя 1-5, а второй вход элемента «ИЛИ» 1-10 является входом «Перегрузка/Норма» телекамеры; вход «S» и вход «R» RS-триггера 1-3 являются соответственно входом «Пуск» и входом «Стоп» телекамеры, а все три входа телекамеры 1 подключены через блок 1-7 сопряжения интерфейса к линии связи 3; выход композитного видеосигнала ДТС 1-2 подключен к входу селектора 1-4, выход кадровых синхроимпульсов (КСИ) которого подключен соответственно к первому синхронизирующему входу ФСРО 1-8 и к тактовому входу RS-триггера 1-3, выход строчных синхроимпульсов (ССИ) селектора 1-4 подключен ко второму синхронизирующему входу ФСРО 1-8; выход видеосмесителя 1-12 является выходом «Видео» телекамеры, а выход сигнала «Окошко» ФСРО 1-8 -выходом «Окошко» телекамеры, управляющий вход ФСРО 1-8 подключен к прямому выходу RS-триггера 1-3 и объединен соответственно с управляющим входом БПК 1-6 и с первым управляющим входом ДТС 1-2, второй управляющий вход которого подключен к выходу БПК 1-6, при этом по жилам кабеля линии связи 3 осуществляется соединение выхода «Видео» и выхода «Окошко» телекамеры 1 с соответствующими входами на компьютере 2, а также выходов «Перегрузка/Норма», «Пуск» и «Стоп» на компьютере с соответствующими входами в телекамере.The inventive television system (see figure 1) contains on the transmitting side the
Светорегулирующая ячейка 1-12 предназначена для управляемого скачкообразного изменения облученности фотомишени матрицы ПЗС и может быть выполнена по технологии [2] на основе электрохромного прибора.The light control cell 1-12 is designed for controlled abrupt changes in the irradiation of the phototarget of the CCD and can be performed according to technology [2] based on an electrochromic device.
Ячейка 1-12 (см. фиг.4) 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.Cell 1-12 (see Fig. 4) consists of two plane-parallel glasses 2.5 mm thick, interconnected in a cuvette so that between the inner surfaces of the glasses a gap of the order of 0.1-0.2 mm is formed, filled with electrochromic ECM material -eleven. The inner surfaces of the glasses are coated with a conductive coating and form electrodes, the terminals of which are located outside the cell.
Световая характеристика ячейки 1-12 (см. фиг.5) определяется свойствами электрохромной жидкости. Изменение коэффициента пропускания от τmax (70%) до τmin (1÷1,5%) составляет для большинства ячеек величину τmax/τmin=70÷150 при подаче на выводы постоянного напряжения U, величина которого составляет около 1,2 B. Важно отметить, что физическое быстродействие изменения коэффициента пропускания такой ячейки позволяет обеспечить управление параметром с частотой 50 Гц.The light characteristic of cell 1-12 (see FIG. 5) is determined by the properties of the electrochromic liquid. The change in the transmittance from τ max (70%) to τ min (1 ÷ 1.5%) for most cells is τ max / τ min = 70 ÷ 150 when a constant voltage U is applied to the terminals, the value of which is about 1.2 B. It is important to note that the physical speed of the change in the transmittance of such a cell makes it possible to control the parameter with a frequency of 50 Hz.
В предлагаемом решении пространственное положение и геометрические размеры ячейки соответствуют временному размещению в растре и параметрам в единицах времени, установленным для сигнала «окошко».In the proposed solution, the spatial position and geometric dimensions of the cell correspond to the temporary placement in the raster and the parameters in time units set for the “window” signal.
Как показано на фиг.1, ячейка 1-12 установлена в заднем отрезке объектива 1-1, 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.As shown in figure 1, the cell 1-12 is installed in the rear segment of the lens 1-1, but for reasons of design solutions, the camera can be installed at its input. It should be added that when designing an optical circuit for a television camera, it is advisable to consider the technological feasibility of combining (integrating) a cell and a lens by creating a monolithic optical unit.
Вводимые в устройство телекамеры элемент «И» 1-9 и элемент «ИЛИ» 1-10 являются логическими элементами однозначного понимания.The element “AND” 1-9 and the element “OR” 1-10 introduced into the device of the camera are logical elements of unambiguous understanding.
Преобразователь уровней ПУ 1-11 предназначен для преобразования уровней логических сигналов с выхода элемента «ИЛИ» 1-10 в уровни сигналов (U1, U2), необходимые для управления светопропусканием ячейки 1-12.The level converter PU 1-11 is designed to convert the levels of logical signals from the output of the element "OR" 1-10 in the signal levels (U 1 , U 2 ) necessary to control the light transmission of cells 1-12.
ФСРО 1-8 предназначен для получения сигналов «Рамка» и «Окошко» на одноименных выходах этого блока.FSRO 1-8 is designed to receive the “Frame” and “Window” signals at the outputs of the same name.
Сигнал «Окошко» создает в пределах растра телекамеры «окно», в области которого предполагается наличие экстремальной облученности.The “Window” signal creates a “window” within the raster of the television camera, in the area of which it is assumed that extreme irradiation is present.
Сигнал «Рамка» позволяет оператору компьютера контролировать пространственное положение этого «окна».The “Frame” signal allows the computer operator to control the spatial position of this “window”.
Необходимо отметить, что сигнал «Рамка» поступает на одноименный выход только тогда, когда на управляющем входе ФСРО 1-8 присутствует логическая «1».It should be noted that the “Frame” signal is supplied to the same output only when logical “1” is present at the control input of the FSRO 1-8.
Для максимального числа применений можно рекомендовать, чтобы «окно» занимало центральный фрагмент растра, но его форма может быть произвольной, например квадрат, или прямоугольник, или круг.For the maximum number of applications, it is recommended that the “window” occupy the central fragment of the raster, but its shape can be arbitrary, for example a square, or a rectangle, or a circle.
Естественно, что обязательным условием такого решения является необходимость адекватного изменения геометрической формы и геометрических размеров светорегулирующей ячейки 1-11.Naturally, a prerequisite for such a decision is the need for an adequate change in the geometric shape and geometric dimensions of the light-regulating cell 1-11.
Формирование сигналов «Окошко» и «Рамка» рекомендуется выполнить цифровым методом, например, по функциональным схемам, предложенным в отечественной работе [3].The formation of the “Window” and “Frame” signals is recommended to be performed digitally, for example, according to the functional schemes proposed in the domestic work [3].
Предположим, что это «окно» - прямоугольник с форматом (A×B), где А и В - соответственно его размеры в растре по горизонтали и вертикали.Suppose that this “window” is a rectangle with the format (A × B), where A and B are its horizontal and vertical sizes in the raster, respectively.
Тогда размеры «окна» связаны с размерами растра следующими соотношениями: А=Х/(2…3); В=Y/(2…3), где X и Y - размеры растра по горизонтали и вертикали соответственно.Then the dimensions of the “window” are related to the size of the raster by the following relationships: A = X / (2 ... 3); B = Y / (2 ... 3), where X and Y are the horizontal and vertical sizes of the raster, respectively.
Видеосмеситель 1-12 предназначен для выполнения замеса в сигнал изображения наблюдаемой телекамерой сцены сигнала «Рамка».The video mixer 1-12 is designed to mix into the image signal of the scene of the “Frame” signal observed by the camera.
Объектив 1-1, ДТС 1-2, RS-триггер 1-3, селектор 1-4 синхроимпульсов, счетчик-делитель 1-5, БПК 1-6 и блок 1-7 сопряжения интерфейса не отличаются от названных блоков прототипа.Lens 1-1, DTS 1-2, RS-trigger 1-3, clock selector 1-4, counter-divider 1-5, BOD 1-6 and interface interface unit 1-7 do not differ from these prototype units.
Как и в прототипе, в качестве ДТС 1-2 может быть использована предлагаемая российской фирмой «ЭВС» (г.Санкт-Петербург) бескорпусная камера VSI-746 [4], которая выполнена на основе матрицы ПЗС с числом элементов 582×752 и размером мишени по диагонали ½ дюйма. Для датчика VSI-746 первым управляющим входом является вывод 20 микросхемы CXD2463R. Если необходимо в телекамере 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.As in the prototype, a VSI-746 open-frame camera [4], which is based on a CCD matrix with a number of elements 582 × 752 and size, can be used as a DTS 1-2 can be used by the Russian company “EVS” (St. Petersburg) ½ inch diagonal target. For the VSI-746, the first control input is pin 20 of the CXD2463R. If it is necessary to enable automatic adjustment of the accumulation time (ARVN) in the camera, you need to send a logical “0” to this output, to switch to the manual control of the accumulation time — logical “1” in the TTL levels. The second control input of the VSI-746 sensor is formed by the terminals 11, 12, 13 of the CXD2463R chip. To work in ARVN mode, these conclusions must be “hanging in the air”, because using high-resistance resistive dividers, the corresponding potentials in the range of 1.3–3.5 volts are applied to them. If it is necessary to switch eight values of fixed exposures in the range from 10 μs to 10 ms, then code combinations of zeros (“0”) and units (“1”), indicated in the table below, should be submitted to them.
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 БПК 1-6.In the proposed solution, as in the prototype, two code combinations are used: “000”, which corresponds to the minimum accumulation time of the photodetector, equal to 10 μs, and “111” - to the maximum time of 10,000 μs. In the same way as in the prototype, the preset of these codes is provided in BOD 1-6.
Телевизионная система (см. фиг.1) работает следующим образом. Дистанционное управление работой телекамеры 1 осуществляется с компьютера 2 по линии связи 3.The television system (see figure 1) works as follows. Remote control of the
Наименования формируемых команд управления и характеристика транслируемых через интерфейс 1-7 сигналов представлены в табл.2.The names of the generated control commands and the characteristics of the signals transmitted through the interface 1-7 are presented in Table 2.
Отметим, что целесообразно осуществлять подачу указанных команд через унифицированный интерфейс, например RS-232.Note that it is advisable to supply these commands through a unified interface, for example RS-232.
Добавим, что на экране монитора компьютера 2 воспроизводится видеосигнал, формируемый телекамерой 1, что легко обеспечивается, например, если используется компьютер с операционной системой Windows ХР, в котором установлен продукт серии AVerTV [6].We add that the video signal generated by the
В исходном состоянии с компьютера 2 по линии связи 3 на второй вход элемента «ИЛИ» 1-10 подается сигнал логической «1» в соответствии с командой «Норма» (см. табл.2). Следовательно, на выходе элемента «ИЛИ» 1-10 устанавливается тоже логическая «1». Поэтому на выходе ПУ 1-11 формируется высокий уровень напряжения U2 (см. пунктир на фиг.2д), который обеспечивает максимальное и бесперебойное светопропускание ячейки 1-12.In the initial state, from the computer 2 via the communication line 3, a logical “1” signal is sent to the second input of the “OR” element 1-10 in accordance with the “Norm” command (see Table 2). Therefore, at the output of the element "OR" 1-10 is also set to logical "1". Therefore, at the output of PU 1-11, a high voltage level U 2 is formed (see the dotted line in Fig.2d), which ensures maximum and uninterrupted light transmission of cell 1-12.
В исходном состоянии на входе «S» и на входе «R» RS-триггера 1-3 телекамеры присутствует низкий логический уровень. Поэтому сигнал логического «0» устанавливается на прямом выходе RS-триггера 1-3, на первом управляющем входе ДТС 1-2, на управляющем входе БПК 1-6 и на управляющем входе ФСРО 1-8.In the initial state, at the input “S” and at the input “R” of the RS flip-flop 1-3 of the camera, there is a low logic level. Therefore, the logic signal “0” is set at the direct output of the RS-trigger 1-3, at the first control input of the DTS 1-2, at the control input of the BOD 1-6 and at the control input of the FSRO 1-8.
В телекамере действует режим автоматической регулировки времени накопления (АРВН), благодаря которому в фотоприемнике ДТС 1-2 по сильноосвещенному или яркому сюжету будет установлена величина текущей экспозиции. К сожалению, для передаваемых в одном телевизионном поле темных и слабоосвещенных деталей сцены это время экспонирования приведет к реальной потере чувствительности телекамеры, а следовательно, и к искажениям соответствующих фрагментов изображения регистрируемого в компьютере снимка записи.The camera has a mode of automatic adjustment of accumulation time (ARVN), due to which the current exposure will be set in the DTS 1-2 photodetector based on a highly lit or bright scene. Unfortunately, for dark and dimly lit scene details transmitted in the same television field, this exposure time will lead to a real loss of sensitivity of the camera and, consequently, to distortion of the corresponding image fragments of the recording image recorded in the computer.
Пусть на вход «Пуск» телекамеры в соответствии с командой аналогичного наименования подается импульс положительной полярности (см. табл.2).Let the pulse of positive polarity be applied to the “Start” input of the camera in accordance with a command of the same name (see Table 2).
Для правильного понимания всех процессов заявляемого режима работы позволим себе повториться, изложив известные подробности режима прототипа.For a proper understanding of all the processes of the claimed mode of operation, let us repeat ourselves, outlining the known details of the prototype mode.
В момент совпадения на «S»-входе RS-триггера 1-3 (см. фиг.1) высокого уровня этого импульса с высоким уровнем кадровых синхроимпульсов на его тактовом («CLC») входе состояние триггера изменяется. На прямом выходе триггера 1-3 устанавливается сигнал логической «1». Поэтому схема АРВН в датчике 1-2 отключается, а его второй управляющий вход оказывается подключенным к выходу БПК 1-6. При этом в ФСРО 1-8 снимается блокировка сигнала «Рамка», а этот сигнал поступает на первый вход видеосмесителя 1-12.At the moment of coincidence at the "S" input of the RS-trigger 1-3 (see Fig. 1) a high level of this pulse with a high level of frame sync pulses at its clock ("CLC") input, the state of the trigger changes. On the direct output of trigger 1-3, a logic signal “1” is set. Therefore, the ARVN circuit in the sensor 1-2 is turned off, and its second control input is connected to the output of the BOD 1-6. At the same time, in FSRO 1-8, the “Frame” signal blocking is removed, and this signal is fed to the first input of the video mixer 1-12.
Необходимо отметить, что независимо от коммутации на входе «Пуск» на вход счетчика-делителя 1-5 поступают КСИ - кадровые синхроимпульсы (см. фиг.2а), а на его выходе продолжают формироваться импульсы с периодом Т∂, равным 2Тк (см. фиг.2б).It should be noted that regardless of the switching at the “Start” input, CSI — frame sync pulses (see Fig. 2a) are received at the input of the divider counter 1-5, and pulses with a period T ∂ equal to 2T k (see Fig.2b).
При подключении второго управляющего входа ДТС 1-2 к выходу коммутатора БПК 1-6 на этом входе на время действия низкого уровня меандра импульсов с выхода блока 1-5 устанавливается логическая комбинация «000», обеспечивающая «короткое» накопление зарядов («short charge») в фотоприемнике. По длительности это время кадрового накопления составляет Tн1=10 мкс (см. табл.1).When the second control input DTS 1-2 is connected to the output of the BOD 1-6 switch, at this input for the duration of the low level of the meander of pulses from the output of unit 1-5, the logical combination “000” is established, which ensures “short” charge accumulation (“short charge” ) in the photodetector. In duration, this time of personnel accumulation is T n1 = 10 μs (see Table 1).
Когда же с выхода блока 1-5 будет подан высокий уровень меандра импульсов, тогда на это время на втором управляющем входе датчика 1-2 установится логическая комбинация «111», гарантирующая «длинное» накопление зарядов («long charge») в матрице ПЗС, продолжительность которого Тн2=10000 мкс (см. табл.1).When, from the output of block 1-5, a high level of the meander of pulses is given, then at this time the logical combination “111” will be established on the second control input of the sensor 1-2, which guarantees “long” accumulation of charges (“long charge”) in the CCD matrix, whose duration is T n2 = 10,000 μs (see Table 1).
Отметим, что в этом режиме накопления фотоприемника с ДТС 1-2 на второй вход элемента «И» 1-9 будет поступать новый сигнал «Накопление», показанный на фиг.2в.Note that in this accumulation mode of the photodetector with a TPS 1-2, a new signal “Accumulation” will be received at the second input of the element “I” 1-9, shown in FIG. 2c.
Оператор на экране монитора компьютера наблюдает два изображения, сменяющиеся с интервалом Т∂/2. По времени этот интервал составляет 5…10 секунд. Одно из изображений соответствует последовательности видеокадров, сформированных телекамерой при времени накопления 10 мкс, другое - последовательности видеокадров при времени накопления 10000 мкс. Отметим, что на обеих последовательностях данного видеоряда присутствует изображение и электронной «рамки».The operator on the computer monitor screen observes two images, alternating with an interval T ∂ / 2. In time, this interval is 5 ... 10 seconds. One of the images corresponds to a sequence of video frames formed by a television camera with an accumulation time of 10 μs, the other corresponds to a sequence of video frames with an accumulation time of 10,000 μs. Note that on both sequences of this video sequence there is an image and an electronic “frame”.
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» - сигнал логического «0» (см. табл.2).Suppose that during the operation of the camera in prototype mode, blooming appears on the image. Then it is necessary, using the electronic “frame”, to carry out the spatial orientation of the camera so that highly illuminated or bright objects are perceived in the central part of its viewing angle, i.e. in accordance with the position of the “Window” signal in the raster, and from the computer give the command “Overload” - a logical “0” signal (see Table 2).
В соответствии с этой командой низкий логический уровень поступает на второй вход элемента «ИЛИ» 1-10. Поэтому на вход ПУ 1-11 проходит сигнал с выхода элемента «И» 1-9, формируя новый сигнал управления ячейкой 1-12 (см. сплошные линии на фиг.2д).In accordance with this command, a low logic level is supplied to the second input of the OR element 1-10. Therefore, the signal from the output of the And element 1-9 passes to the input of PU 1-11, forming a new control signal for cell 1-12 (see solid lines in Fig.2d).
В результате обеспечивается полное светопропускание ячейки 1-12 только во время Тн1, т.е. в течение накопления «short charge» кадра, а следовательно, отсутствие светопропускания ячейки во время Тн2, когда на фотомишени ПЗС выполняется «длинное» зарядовое накопление кадра -«long charge».The result is a complete light transmission of the cell 1-12 only during T n1 , i.e. during the accumulation of “short charge” of the frame, and therefore, the absence of light transmission of the cell during T n2 , when the “long” charge accumulation of the frame — “long charge” —is performed on the CCD photo target.
На выходе «Видео» ДТС 1-2 формируется новый видеосигнал (см. фиг.3г), который 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.At the output of the "Video" DTS 1-2, a new video signal is generated (see Fig. 3d), which has an extended dynamic range, because in the CCD matrix, the accumulation of charges for light and dark fragments of the scene is optimized, and in comparison with the prototype, blooming of the video signal under extreme conditions of complex illumination and / or complex brightness is excluded.
Далее, как и в прототипе, выбрав в компьютерной программе закладку «Снимки» и задав интервал времени между двумя последовательными снимками, равным Т∂/2, оператор выполняет запись этих снимков и сохранение в папке компьютерной памяти. При этом в условиях избыточной облученности по сравнению с прототипом в снимке с «длинным» накоплением будут отсутствовать прежние искажения из-за устранения блюминга видеосигнала.Further, as in the prototype, selecting the “Images” tab in a computer program and setting the time interval between two consecutive images equal to T ∂ / 2, the operator records these images and stores them in a computer memory folder. Moreover, under conditions of excessive irradiation, in comparison with the prototype, the image with the “long” accumulation will not have the previous distortions due to the elimination of the blooming of the video signal.
По видеосигналам записи первого и второго снимков, а также сигнала «Окошко» в компьютере аппаратно-программными средствами может быть сформирован телевизионный сигнал комбинированного изображения.Based on the video signals of the recording of the first and second pictures, as well as the “Window” signal in the computer, a television signal of a combined image can be generated by hardware and software.
Если условия экстремального облучения объектов для телекамеры прекратятся, то следует подать команду «Норма» - сигнал логической «1» (см. табл.2). Тогда будет восстановлено бесперебойное светопропускание ячейки 1-12 и режим прототипа для видеосигнала телекамеры.If the conditions for extreme exposure of objects for the camera cease, then you should give the command "Norm" - a logical signal "1" (see table 2). Then the uninterrupted light transmission of cell 1-12 and the prototype mode for the video signal of the camera will be restored.
В настоящее время все блоки предлагаемого решения освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью, поэтому следует считать предлагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.Currently, all blocks of the proposed solution have been mastered or can be mastered by domestic industry, therefore, the proposed invention should be considered as meeting the requirement for industrial applicability.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Патент №2364052 РФ. МПК H04N 5/225. Телевизионная система для регистрации изображений в условиях сложной освещенности и/или сложной яркости объектов наблюдения / В.М.Смелков // БИ - 2009. - №22.1. Patent No. 2364052 of the Russian Federation. IPC H04N 5/225. A television system for recording images in conditions of complex illumination and / or complex brightness of objects of observation / V.M.Smelkov // BI - 2009. - No. 22.
2. Разработка светорегулирующих ячеек и технологического процесса их изготовления. Технический отчет по теме «Балтика». Новгород (Великий Новгород), 1979.2. Development of light control cells and the technological process of their manufacture. Technical report on the topic "Baltic". Novgorod (Veliky Novgorod), 1979.
3. Гуглин И.Н. Телевизионные игровые автоматы и тренажеры. - М.: «Радио и связь», 1982.3. Guglin I.N. Television gaming machines and simulators. - M.: “Radio and Communications”, 1982.
4. Телевизионные камеры фирмы «ЭВС», каталог, 2005 г.4. Television cameras of the EVS company, catalog, 2005
5. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / С.В. Якубовский, Л.И. Ниссельсон, В.И. Кулешова и др. - М.: Радио и связь, 1990.5. Digital and analog integrated circuits: Reference book / S.V. Yakubovsky, L.I. Nisselson, V.I. Kuleshov et al. - M.: Radio and Communications, 1990.
6. Руководство по быстрой установке продукта Aver TV 307 от компании AverMedia TECHNOLOGIES, Inc. (Тайвань), 2006.6. Aver TV 307 Quick Installation Guide from AverMedia TECHNOLOGIES, Inc. (Taiwan), 2006.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011144706/07A RU2472302C1 (en) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | Television camera for recording images in conditions of low illumination and/or low brightness of viewed objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011144706/07A RU2472302C1 (en) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | Television camera for recording images in conditions of low illumination and/or low brightness of viewed objects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2472302C1 true RU2472302C1 (en) | 2013-01-10 |
Family
ID=48806265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011144706/07A RU2472302C1 (en) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | Television camera for recording images in conditions of low illumination and/or low brightness of viewed objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2472302C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2632574C1 (en) * | 2016-05-16 | 2017-10-06 | Вячеслав Михайлович Смелков | Device for automatic regulation of accumulation time of television sensor manufactured using technology of charge-coupled devices |
| RU2632573C1 (en) * | 2016-05-16 | 2017-10-06 | Вячеслав Михайлович Смелков | Device for automatic regulation of accumulation time of television sensor manufactured using technology of charge-coupled devices |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4485315A (en) * | 1980-02-19 | 1984-11-27 | U.S. Philips Corporation | Blooming suppression in a CCD imaging device |
| US5138459A (en) * | 1990-11-20 | 1992-08-11 | Personal Computer Cameras, Inc. | Electronic still video camera with direct personal computer (pc) compatible digital format output |
| JPH0993496A (en) * | 1995-09-28 | 1997-04-04 | Nec Corp | Solid-state image pickup camera |
| RU2364052C2 (en) * | 2007-08-20 | 2009-08-10 | Вячеслав Михайлович Смелков | Tv-system to record images in complicated conditions of illumination and/or varying-brightness |
-
2011
- 2011-11-03 RU RU2011144706/07A patent/RU2472302C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4485315A (en) * | 1980-02-19 | 1984-11-27 | U.S. Philips Corporation | Blooming suppression in a CCD imaging device |
| US5138459A (en) * | 1990-11-20 | 1992-08-11 | Personal Computer Cameras, Inc. | Electronic still video camera with direct personal computer (pc) compatible digital format output |
| JPH0993496A (en) * | 1995-09-28 | 1997-04-04 | Nec Corp | Solid-state image pickup camera |
| RU2364052C2 (en) * | 2007-08-20 | 2009-08-10 | Вячеслав Михайлович Смелков | Tv-system to record images in complicated conditions of illumination and/or varying-brightness |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2632574C1 (en) * | 2016-05-16 | 2017-10-06 | Вячеслав Михайлович Смелков | Device for automatic regulation of accumulation time of television sensor manufactured using technology of charge-coupled devices |
| RU2632573C1 (en) * | 2016-05-16 | 2017-10-06 | Вячеслав Михайлович Смелков | Device for automatic regulation of accumulation time of television sensor manufactured using technology of charge-coupled devices |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4286286A (en) | Photo controlled stereoscopic television system | |
| US20170205906A1 (en) | Low interference system and method for synchronization, identification and tracking of visual and interactive systems | |
| TW201711448A (en) | Camera temperature compensating system and smart terminal employing same | |
| US10148915B2 (en) | Lighting system with monitoring and alarm function | |
| CN105721762A (en) | Flash lamp control method and device | |
| CN102647600B (en) | Three-dimensional image signal processing method, three-dimensional image signal processing device, display panel and liquid crystal display | |
| RU2472302C1 (en) | Television camera for recording images in conditions of low illumination and/or low brightness of viewed objects | |
| US10264169B2 (en) | System to synchronize flashes between mobile devices | |
| CN107333034A (en) | A kind of jamproof implementation method of infrared photography and realize device | |
| CN105262538A (en) | Communication method and system based on optical information and device | |
| CN107420826B (en) | Lighting system with monitoring alarm function | |
| RU2362275C1 (en) | Television camera for suveillance in conditions of complex illumination and/or complex brightness of objects | |
| RU2364052C2 (en) | Tv-system to record images in complicated conditions of illumination and/or varying-brightness | |
| CN109167932B (en) | Photographic light control system | |
| CN102253591A (en) | 3D (three-dimension) projection display system controlled by uniform frame sequence based on LED (light emitting diode) optical communication | |
| RU2484597C1 (en) | Television camera for viewing in conditions of low illumination and/or low brightness of objects | |
| US20220187684A1 (en) | External light source for mobile devices | |
| RU2472299C1 (en) | Television camera for viewing in conditions of low illumination and/or low brightness of objects | |
| KR101524278B1 (en) | Camera communication system and method using reference light source | |
| CN201781584U (en) | Infrared signal synchronous stereoscopic display device | |
| US9787908B1 (en) | Frame synchronized room lighting | |
| KR101012075B1 (en) | Cctv camera with wide, tele, partition screen and it's control process | |
| RU2639144C1 (en) | Method of recursive video signal filtering | |
| RU2472301C1 (en) | Television camera for viewing in conditions of low illumination and/or low brightness of objects | |
| KR101550376B1 (en) | Dimming controling method for optical camera commnication system |