RU2600308C1 - Device of computer system for panoramic television surveillance - Google Patents
Device of computer system for panoramic television surveillance Download PDFInfo
- Publication number
- RU2600308C1 RU2600308C1 RU2015147328/07A RU2015147328A RU2600308C1 RU 2600308 C1 RU2600308 C1 RU 2600308C1 RU 2015147328/07 A RU2015147328/07 A RU 2015147328/07A RU 2015147328 A RU2015147328 A RU 2015147328A RU 2600308 C1 RU2600308 C1 RU 2600308C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- photodetector
- ring
- signal processor
- input
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N7/00—Television systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению, которое выполняется компьютерной системой при помощи двух фотоприемников, имеющих форму мишени в виде кругового кольца, в сферической области пространства, занимающей два противоположно расположенных шаровых слоя. При этом для каждого из этих шаровых слоев телевизионный контроль ситуации в реальном времени осуществляется в пространственном угле 360 градусов по азимуту и десятки градусов по углу места.The invention relates to panoramic television surveillance, which is carried out by a computer system using two photodetectors in the form of a target in the form of a circular ring, in a spherical region of space, occupying two oppositely located spherical layers. Moreover, for each of these spherical layers, real-time television control of the situation is carried out in a spatial angle of 360 degrees in azimuth and tens of degrees in elevation.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения [1], содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, при этом телевизионная камера состоит из последовательно расположенных и оптически связанных панорамного объектива и датчика цифрового телевизионного сигнала, который содержит в своем составе последовательно расположенные и связанные твердотельный фотоприемник и блок фотоприемника, обеспечивающий развертку аналогового видеосигнала фотоприемника и формирование на выходе телевизионной камеры цифрового телевизионного сигнала, а в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению 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 n «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению:The closest in technical essence to the claimed invention should be considered the device of a computer system for panoramic television surveillance [1], containing a series-connected television camera and a server, which is a node of the local area network, to which two or more personal computers are connected, while the television camera consists of sequentially located and optically coupled panoramic lens and digital television signal sensor, which contains the last solidly located and connected solid-state photodetector and photodetector unit, which provides a scan of the analog video signal of the photodetector and the formation of a digital television signal at the output of the television camera, and a video card is installed in the expansion slot on the server motherboard, matched through input / output channels, control and power supply with the server bus containing a block for converting a “ring” frame into “rectangular” frames (BPCP), the input of which is connected to the output of the RAM block per frame, and you move - to the output of the "network", and the number n of "rectangular" frames corresponding to one current "circular" frame, satisfies the ratio:
где γг - горизонтальный угол поля зрения в градусах наблюдаемого оператором изображения, а само это преобразование выполняется программным путем; фотоприемник телевизионной камеры выполнен в виде кругового кольца по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС) и содержит на общем кремниевом кристалле фотоприемную область и выходной регистр сдвига, заканчивающийся блоком преобразования «заряд - напряжение» (БПЗН), при этом линейки светочувствительных и чередующиеся с ними линейки экранированных от света элементов фотоприемной области расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии и расположенному там выходному регистру сдвига, который является «кольцевым», причем число элементов в каждой «кольцевой» строке фотоприемной области равно числу элементов в его «кольцевом» регистре сдвига, а блок фотоприемника телевизионной камеры, формирующий «кольцевой» растр изображения, является блоком «кольцевой» развертки фотоприемника и формирования цифрового телевизионного сигнала.where γ g is the horizontal angle of the field of view in degrees observed by the operator of the image, and this conversion itself is performed programmatically; the photodetector of the television camera is made in the form of a circular ring according to the technology of charge-coupled devices (CCD) and contains a common photodetector region and an output shift register on a common silicon crystal, ending with a charge-voltage conversion unit (CPS), while the photosensitive lines and alternating with them the rulers of the photodetector region shielded from light are located along radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery and the output register located there at the shift, which is “circular”, and the number of elements in each “ring” line of the photodetector region is equal to the number of elements in its “ring” shift register, and the photodetector unit of the television camera forming the “ring” image raster is a “ring” scan unit photodetector and the formation of a digital television signal.
Предполагается, что в состав упомянутого последним блока прототипа [1] входит непосредственно сам блок «кольцевой» развертки сенсора, а также последовательно соединенные сигнальный процессор и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), при этом информационный вход сигнального процессора подключен к выходу фотоприемника, а выход АЦП является выходом телевизионной камеры. Сигнальный процессор выполняет также в автоматическом режиме оценку изображения в зависимости от освещенности на объекте, формируя по цепи обратной связи с блоком «кольцевой развертки сигнал управления длительностью времени накопления фотоприемника.It is assumed that the structure of the last prototype unit [1] directly includes the “ring” scan unit of the sensor itself, as well as a signal processor and an analog-to-digital converter (ADC) connected in series, while the information input of the signal processor is connected to the output of the photodetector, and the output The ADC is the output of a television camera. The signal processor also automatically evaluates the image depending on the illumination at the object, forming a control signal along the feedback loop with the ring scan unit for the length of time the photodetector accumulates.
Недостаток прототипа - ограниченная область сферического пространства, наблюдаемая телевизионной камерой компьютерной системы.The disadvantage of the prototype is the limited area of spherical space observed by the television camera of a computer system.
Задачей изобретения является увеличение площади пространственной сферической области, контролируемой телевизионной камерой, путем дополнительного наблюдения в реальном времени шарового слоя, расположенного в противоположном направлении по отношению к основному (первоначальному) шаровому слою.The objective of the invention is to increase the area of a spatial spherical region controlled by a television camera by additional real-time observation of a spherical layer located in the opposite direction with respect to the main (initial) spherical layer.
Поставленная задача в заявляемом устройстве компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения решается тем, что в устройство компьютерной системы прототипа [1], содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, при этом телевизионная камера состоит из последовательно расположенных и оптически связанных первого панорамного объектива и первого фотоприемника, управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам блока «кольцевой» развертки сенсора, а выход первого фотоприемника подключен к информационному входу первого сигнального процессора, вход служебных импульсов которого подключен к соответствующему выходу блока «кольцевой» развертки сенсора, а выход управляющего сигнала - к первому входу управления блока «кольцевой» развертки сенсора, выход синхроимпульсов которого подключен к АЦП, выход которого является выходом телевизионной камеры; при этом в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая первый БПКП, вход которого подключен к выходу первого блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть» сервера, причем число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению (1), при этом первый фотоприемник телевизионной камеры, выполненный в виде кругового кольца по технологии ПЗС, содержит на общем кремниевом кристалле фотоприемную область и выходной регистр сдвига, заканчивающийся БПЗН, при этом линейки светочувствительных и чередующиеся с ними линейки экранированных от света элементов фотоприемной области расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии и расположенному там выходному регистру сдвига, который является «кольцевым», причем число элементов в каждой «кольцевой» строке фотоприемной области первого фотоприемника равно числу элементов в его «кольцевом» регистре сдвига, введены последовательно расположенные и оптически связанные второй панорамный объектив и второй фотоприемник, оптическая ось которого расположена на одной линии с оптической осью первого фотоприемника, а ее направление противоположно направлению оптической оси первого фотоприемника, при этом управляющие входы второго фотоприемника объединены с управляющими входами первого фотоприемника; второй сигнальный процессор, информационный вход которого подключен к выходу второго фотоприемника, вход служебных импульсов второго сигнального процессора объединен с соответствующим входом первого сигнального процессора, а выход управляющего сигнала второго сигнального процессора подключен ко второму входу управления блока «кольцевой» развертки сенсора; а также мультиплексор, первый информационный вход которого подключен к выходу видеосигнала первого сигнального процессора, второй информационный вход мультиплексора - к выходу видеосигнала второго сигнального процессора, вход синхронизации мультиплексора - к выходу кадровых синхроимпульсов (КСИ) блока «кольцевой» развертки сенсора, а выход мультиплексора - к информационному входу АЦП; в плату видео, расположенную на материнской плате сервера; дополнительно введены демультиплексор и второй БПКП, вход которого подключен к выходу второго блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть» сервера, причем для второго БПКП число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению (1).The problem in the inventive device of a computer system for panoramic television surveillance is solved by the fact that in the device of a computer system of the prototype [1], containing a series-connected television camera and a server, which is a node of the local area network, to which two or more personal computers are connected, while the television camera consists of sequentially located and optically coupled first panoramic lens and the first photodetector, the control inputs of which are connected s to the corresponding outputs of the "ring" scan unit of the sensor, and the output of the first photodetector is connected to the information input of the first signal processor, the input of service pulses of which is connected to the corresponding output of the "ring" scan unit of the sensor, and the output of the control signal to the first control input of the "ring" block »Scan of the sensor, the clock output of which is connected to the ADC, the output of which is the output of the television camera; at the same time, a video card is installed in the expansion slot on the server’s motherboard, coordinated through the I / O channels, control and power supply with the server bus, containing the first BPKP, the input of which is connected to the output of the first RAM block per frame, and the output to the network output "The server, and the number of" rectangular "frames corresponding to one current" ring "frame satisfies the relation (1), while the first photodetector of a television camera made in the form of a circular ring using CCD technology contains silicon on a common In the case of a crystal, the photodetector region and the output shift register ending in OCR, while the lines of photosensitive and alternating lines of light-shielded elements of the photodetector region are located along radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery and the output shift register located there, which is " ring ", and the number of elements in each" ring "line of the photodetector region of the first photodetector is equal to the number of elements in its" ring "register moving, a second panoramic lens and a second photodetector are introduced in series and optically connected, the optical axis of which is located in line with the optical axis of the first photodetector, and its direction is opposite to the direction of the optical axis of the first photodetector, while the control inputs of the second photodetector are combined with the control inputs of the first photodetector ; the second signal processor, the information input of which is connected to the output of the second photodetector, the service pulse input of the second signal processor is combined with the corresponding input of the first signal processor, and the control signal output of the second signal processor is connected to the second control input of the sensor ring scan unit; as well as a multiplexer, the first information input of which is connected to the video signal output of the first signal processor, the second information input of the multiplexer - to the video signal output of the second signal processor, the multiplexer synchronization input - to the output of frame sync pulses (CSI) of the sensor ring scan unit, and the multiplexer output - to the information input of the ADC; to the video card located on the server motherboard; additionally introduced a demultiplexer and a second BPCB, the input of which is connected to the output of the second block of RAM per frame, and the output to the output of the "network" of the server, and for the second BPCB the number of "rectangular" frames corresponding to one current "ring" frame satisfies the relation ( one).
В заявляемом устройстве второй фотоприемник телевизионной камеры, как и первый его фотоприемник, реализуют «кольцевой» растр телевизионного изображения по методу «кольцевой строчный перенос». Важно отметить, что при этом характерным признаком является взаимное расположение первого и второго фотоприемников, предусматривающее расположение их оптических осей на одной линии, но имеющих противоположные направления. По этой причине целесообразно их объединение в конструктивном плане, например, в составе сенсорного блока.In the inventive device, the second photodetector of a television camera, like its first photodetector, implements a "ring" raster of a television image by the method of "ring horizontal transfer". It is important to note that the characteristic feature is the mutual arrangement of the first and second photodetectors, providing for the location of their optical axes on the same line, but having opposite directions. For this reason, it is advisable to combine them constructively, for example, as part of a sensor unit.
Совокупность известных и новых признаков заявляемого устройства компьютерной системы не известна из уровня техники, поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизны.The combination of known and new features of the claimed device of a computer system is not known from the prior art, therefore, the proposed technical solution meets the criterion of novelty.
Телевизионная камера заявляемого устройства компьютерной системы панорамного наблюдения формирует на выходе мультиплексный цифровой телевизионный сигнал «кольцевого» изображения. Это означает, что он состоит из чередующихся телевизионных кадров, полученных соответственно от первого и второго фотоприемников. Последующее в сервере демультиплексирование входного телевизионного сигнала позволяет принципиально вдвое увеличить площадь пространственной сферической области, контролируемой телевизионной камерой, путем дополнительного наблюдения в реальном времени шарового слоя, расположенного в противоположном направлении по отношению к основному шаровому слою. Поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.A television camera of the claimed device of a computer system for panoramic observation generates at the output a multiplex digital television signal of the "ring" image. This means that it consists of alternating television frames received respectively from the first and second photodetectors. The subsequent demultiplexing of the input television signal in the server allows you to fundamentally double the area of the spatial spherical region controlled by the television camera by additional real-time observation of the spherical layer located in the opposite direction with respect to the main spherical layer. Therefore, the proposed solution meets the criterion of the presence of an inventive step.
На фиг. 1 приведена структурная схема заявляемого устройства компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения; на фиг. 2 приведена схема организации первого и второго фотоприемников; на фиг. 3, по данным [2], представлена фотография изображения, полученного при помощи отечественного панорамного зеркально-линзового объектива; на фиг. 4 - фрагмент организации фотоприемника (первого и второго), иллюстрирующий подробности его конструкции применительно к монохромному сенсору, а на фиг. 5 - то же самое применительно к сенсору цветного изображения.In FIG. 1 shows a structural diagram of the inventive device of a computer system for panoramic television surveillance; in FIG. 2 shows a diagram of the organization of the first and second photodetectors; in FIG. 3, according to [2], presents a photograph of an image obtained using a domestic panoramic mirror-lens lens; in FIG. 4 is a fragment of the organization of the photodetector (first and second), illustrating the details of its design as applied to a monochrome sensor, and in FIG. 5 is the same for a color image sensor.
Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения, см. фиг. 1 и фиг. 2, содержит последовательно соединенные телевизионную камеру 1 и сервер 2, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров в позиции 3, при этом в состав телевизионной камеры 1 входит первый панорамный объектив 1-1, сенсорный блок 1-2, содержащий первый и второй фотоприемник, блок 1-3 «кольцевой» развертки сенсора, первый сигнальный процессор 1-4, АЦП 1-5, выход которого является выходом телевизионной камеры, а также второй панорамный объектив 1-6, второй сигнальный процессор 1-7 и мультиплексор 1-8, причем управляющие входы первого и второго фотоприемника сенсорного блока 1-2 подключены к выходам импульсных напряжений блока 1-3, выход первого фотоприемника - к первому информационному входу сигнального процессора 1-4, а выход второго фотоприемника - к первому информационному входу сигнального процессора 1-7, вход служебных импульсов которого объединен с входом служебных импульсов сигнального процессора 1-4 и подключен к соответствующему выходу блока 1-3, первый управляющий вход которого подключен к выходу управления первого сигнального процессора 1-4, а второй управляющий вход блока 1-3 - к выходу управления второго сигнального процессора 1-7; при этом первый и второй фотоприемник сенсорного блока 1-2 выполнены по технологии ПЗС в виде кругового кольца, а каждый из них содержит на общем кремниевом кристалле фотоприемную область 1-2-1 и выходной «кольцевой» регистр сдвига 1-2-2, заканчивающийся БПЗН 1-2-3, выход первого сигнального процессора 1-4 подключен к первому информационному входу мультиплексора 1-8, выход второго сигнального процессора 1-7 - ко второму информационному входу мультиплексора 1-8, вход синхронизации которого подключен к выходу КСИ блока 1-3, а выход мультиплексора 1-8 - к информационному входу АЦП 1-5; при этом на материнской плате сервера 2 установлена плата видео, выполняющая демультиплексирование входного цифрового телевизионного сигнала на два канала с последующей записью каждого из «кольцевых» видеосигналов в соответствующую оперативную память сервера и преобразование первого и второго «кольцевых» кадров в «прямоугольные» кадры, причем число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению (1).The device of a computer system for panoramic television surveillance, see FIG. 1 and FIG. 2, comprises a television camera 1 and a server 2 connected in series to a local area network, to which two or more personal computers are connected at position 3, the television camera 1 having a first panoramic lens 1-1, a sensor unit 1-2 comprising a first and second photodetector, a “ring” scan unit 1-3, a first signal processor 1-4, an ADC 1-5, the output of which is the output of a television camera, as well as a second panoramic lens 1-6, a second signal processor 1- 7 and multipl Exor 1-8, moreover, the control inputs of the first and second photodetector of the sensor unit 1-2 are connected to the pulse voltage outputs of the unit 1-3, the output of the first photodetector is connected to the first information input of the signal processor 1-4, and the output of the second photodetector is connected to the first information input signal processor 1-7, the input of service pulses of which is combined with the input of service pulses of the signal processor 1-4 and connected to the corresponding output of unit 1-3, the first control input of which is connected to the control output of the first signal the processor 1-4, and the second control input of the unit 1-3 to the control output of the second signal processor 1-7; the first and second photodetector of the sensor unit 1-2 are made using CCD technology in the form of a circular ring, and each of them contains a photodetector region 1-2-1 and a “ring” shift register 1-2-2 on the common silicon crystal, ending BPZN 1-2-3, the output of the first signal processor 1-4 is connected to the first information input of the multiplexer 1-8, the output of the second signal processor 1-7 is connected to the second information input of the multiplexer 1-8, the synchronization input of which is connected to the output of the CSI unit 1 -3, and the output of multiplexer 1-8 - to and formational entry ADC 1-5; at the same time, a video card is installed on the motherboard of server 2, which performs demultiplexing of the input digital television signal into two channels, followed by the recording of each of the “ring” video signals into the corresponding RAM of the server and the conversion of the first and second “ring” frames into “rectangular” frames, and the number of "rectangular" frames corresponding to one current "circular" frame satisfies relation (1).
Первый панорамный объектив 1-1 и второй панорамный объектив 1-6 телевизионной камеры предназначены для формирования оптических изображений кругового обзора для двух противоположно расположенных шаровых слоев контролируемого пространства, например для телевизионного оператора, это может быть соответствующее пространство или сверху и снизу, или спереди и сзади, или справа и слева от него.The first panoramic lens 1-1 and the second panoramic lens 1-6 of the television camera are designed to form optical images of circular view for two oppositely located spherical layers of the controlled space, for example, for a television operator, this can be the corresponding space either from above and below, or from front and back , or to the right and left of it.
В качестве технического решения для панорамных объективов 1-1 и 1-6, совпадающих 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].As a technical solution for panoramic lenses 1-1 and 1-6, which coincide with a similar solution for the prototype, a panoramic mirror-lens lens can be proposed, the design of which is patented in Russia by Russian specialists from Moscow State University of Geodesy and Cartography [2].
Фотография кольцевого изображения, формируемого панорамным объективом, представлена на фиг. 3. Угловое поле в пространстве предметов для этого объектива составляет 360 градусов по азимуту и может достигать (75-80) градусов по углу места.A photograph of the annular image formed by the panoramic lens is shown in FIG. 3. The angular field in the space of objects for this lens is 360 degrees in azimuth and can reach (75-80) degrees in elevation.
Наличие пассивной (неинформативной) области в центре оптического кадра панорамного объектива подтверждает целесообразность выбора формы фотоприемника в пользу кругового кольца.The presence of a passive (non-informative) region in the center of the optical frame of the panoramic lens confirms the advisability of choosing the shape of the photodetector in favor of a circular ring.
Отметим, что оба фотоприемника в составе сенсорного блока 1-2 могут быть датчиками как монохромного (черно-белого) видеосигнала, так и сигнала цветного изображения.Note that both photodetectors as part of the sensor unit 1-2 can be sensors of both a monochrome (black and white) video signal and a color image signal.
Организация монохромного фотоприемника, в том числе и устройство мишени (см. фиг. 4), ранее подробно изложена заявителем в его патенте [1].The organization of a monochrome photodetector, including the target device (see Fig. 4), was previously described in detail by the applicant in his patent [1].
Для получения цветного фотоприемника мишень монохромного прибора накрывается «кольцевым» мозаичным фильтром (см. фиг. 5). Конструкция этого фильтра ранее была подробно описана заявителем в его патенте [3].To obtain a color photodetector, the target of a monochrome device is covered with a "ring" mosaic filter (see Fig. 5). The design of this filter was previously described in detail by the applicant in his patent [3].
Для «кольцевых» фотоприемников заявляемого устройства, как и для фотоприемника прототипа, электроды переноса на «кольцевых мишенях и в «кольцевых» регистрах сдвига могут быть выполнены с геометрической формой не в виде прямоугольника, а в виде части кругового кольца. Несомненно, что это предоставит и определенные преимущества при изготовлении «кольцевого» фотоприемника по технологии ПЗС. Следует отметить, что при использовании заявляемого устройства компьютерной системы панорамного наблюдения в охранных целях, где вполне приемлемо черно-белое изображение сцены, разумно кристалл каждого фотоприемника сенсорного блока 1-2 телевизионной камеры выполнить не на основе кремния, а на основе полупроводника из арсенида галлия. Тогда физически реально достигнуть без охлаждения красной границы спектральной характеристики 1,7 мкм и даже 2,2 мкм. [4, с. 113], а в результате получить выигрыш в чувствительности по обоим каналам.For the "ring" photodetectors of the claimed device, as well as for the photodetector of the prototype, the transfer electrodes on the "ring targets and in the" ring "shift registers can be made with a geometric shape not in the form of a rectangle, but as a part of a circular ring. Undoubtedly, this will provide certain advantages in the manufacture of the “ring” photodetector using CCD technology. It should be noted that when using the inventive device of a computer system for panoramic observation for security purposes, where a black and white image of the scene is quite acceptable, it is reasonable to perform the crystal of each photodetector of the sensor unit 1-2 of the television camera not on the basis of silicon, but on the basis of a gallium arsenide semiconductor. Then it is physically feasible to achieve 1.7 microns and even 2.2 microns without cooling the red border of the spectral characteristic. [4, p. 113], and as a result gain gain in sensitivity through both channels.
Первый 1-4 и второй 1-7 сигнальные процессоры ничем не отличаются сигнального процессора прототипа [1]. Очевидно, что блоки 1-4 и 1-7 целесообразно выполнить в виде двухканального процессора.The first 1-4 and second 1-7 signal processors are no different from the signal processor of the prototype [1]. Obviously, the blocks 1-4 and 1-7, it is advisable to perform in the form of a dual-channel processor.
Мультиплексор 1-8 предназначен для объединения двух аналоговых видеосигналов (от первого и второго фотоприемников) на единственную линию связи путем разделения составляющих сигналов по времени. Электрическая схема мультиплексора 1-8 может быть выполнена на операционных усилителях с внешним переменным смещением типа СА3078Т фирмы RCA (США) согласно техническому решению, которое приведено в [5, с. 295].Multiplexer 1-8 is designed to combine two analog video signals (from the first and second photodetectors) into a single communication line by dividing the component signals in time. The electric circuit of multiplexer 1-8 can be performed on operational amplifiers with external variable bias type CA3078T from RCA (USA) according to the technical solution that is given in [5, p. 295].
Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения (см. фиг. 1) работает следующим образом.The device of a computer system for panoramic television surveillance (see Fig. 1) works as follows.
Предположим, что телевизионная камера 1, установленная на гексакоптере, (этим термином принято называть в технической литературе радиоуправляемую модель беспилотного летательного аппарата с шестью крыльями, предназначенного для выполнения аэровидео съёмки местности) расположена на некоторой высоте относительно Земли. Пусть для этого конструкторское решение сенсорного блока 1-2 в составе телевизионной камеры 1 реализовано так, что ось визирования первого панорамного объектива 1-1, а следовательно, и оптическая ось первого фотоприемника направлена по вертикали вверх. Тогда, по отношению к этому направлению, ось визирования второго панорамного объектива 1-6 будет ориентирована вниз по вертикали. Это означает, что точно так же будет ориентирована оптическая ось и второго фотоприемника.Suppose that a television camera 1 mounted on a hexacopter (this term is used in the technical literature as a radio-controlled model of an unmanned aerial vehicle with six wings designed to perform aerial video terrain) is located at a certain height relative to the Earth. Let for this, the design solution of the sensor unit 1-2 as part of the television camera 1 is implemented so that the axis of sight of the first panoramic lens 1-1, and therefore the optical axis of the first photodetector, is directed vertically upwards. Then, with respect to this direction, the axis of sight of the second panoramic lens 1-6 will be oriented downward vertically. This means that the optical axis and the second photodetector will be oriented in exactly the same way.
Экспонирование «кольцевых» мишеней первого и второго фотоприемников производится непрерывно. Поэтому на выходе первого сигнального процессора 1-4 формируется аналоговый видеосигнал «кольцевого» кадра от первого фотоприемника, который ничем не отличается от видеосигнала прототипа [1]. А на выходе второго сигнального процессора 1-7 - аналоговый видеосигнал «кольцевого» кадра от второго фотоприемника сенсорного блока 1-2.Exposure of the "ring" targets of the first and second photodetectors is performed continuously. Therefore, at the output of the first signal processor 1-4, an analog video signal of the “ring” frame from the first photodetector is formed, which is no different from the video signal of the prototype [1]. And at the output of the second signal processor 1-7, an analog video signal of the "ring" frame from the second photodetector of the sensor unit 1-2.
Далее выходные видеосигналы обоих процессоров при помощи мультиплексора 1-8 объединяются на одну линию, чередуясь с периодом кадров Тк. Именно с таким периодом действует сигнал синхронизации для мультиплексора 1-8.Further, the output video signals of both processors using multiplexer 1-8 combined on a single line, alternating with a period T to the frame. It is with this period that the synchronization signal for multiplexer 1-8 acts.
Затем в АЦП 1-5 аналоговый мультиплексный видеосигнал преобразуется в мультиплексный цифровой телевизионный сигнал (мультиплексный ЦТС) «кольцевого» кадра и поступает на выход телевизионной камеры.Then, in the 1-5 analog-to-digital converter, the analog multiplex video signal is converted into a multiplex digital television signal (multiplex DTC) of the “ring” frame and is output to the television camera.
Затем этот ЦТС по интерфейсу (например, USB 2,0) передается на сервер 2, где (на плате видео) выполняется его демультиплексирование на два канала с последующей записью видеоинформации каждого канала соответственно в первый и второй блоки оперативной памяти на кадр.Then, this DSP is transmitted via an interface (for example, USB 2.0) to server 2, where (on the video board) it is demultiplexed into two channels with subsequent recording of video information of each channel in the first and second blocks of RAM per frame, respectively.
Предположим, что, как и в прототипе, горизонтальный угол поля зрения (γг) предъявляемого оператору изображения составляет 60°. Тогда должно быть предусмотрено, что одна шестая часть каждой «кольцевой» строки, как первого, так и второго «кольцевых» кадров, записывается в сервере 2 соответственно в один из шести массивов оперативной памяти на кадр.Suppose that, as in the prototype, the horizontal field of view angle (γ g ) of the image presented to the operator is 60 °. Then it should be provided that one sixth of each "ring" line, both the first and second "ring" frames, is recorded in server 2, respectively, in one of six arrays of RAM per frame.
Затем в сервере 2 при помощи первого и второго БПКП, реализующих возложенные на них функции программным путем, параллельно осуществляется операция поэлементного считывания видеоинформации, т.е. вывода из памяти сигналов изображения, а в результате - конвертирование каждого «кольцевого» кадра в обычные «прямоугольные» кадры и возможность предоставления этой информации на выходе «сеть».Then, in server 2, using the first and second BPCS, which implement the functions assigned to them programmatically, the operation of step-by-step reading of video information is performed, i.e. outputting image signals from the memory, and as a result, converting each “ring” frame into ordinary “rectangular” frames and the possibility of providing this information at the output of the “network”.
Отметим, что операция считывания «прямоугольных» кадров включает и коррекцию геометрических искажений соответствующего участка панорамного изображения точно так же, как это имеет место в прототипе.Note that the operation of reading “rectangular” frames includes the correction of geometric distortions of the corresponding section of the panoramic image in the same way as in the prototype.
В результате цифровой видеосигнал записи для каждого «кольцевого» кадра изображения преобразуется в n «прямоугольных» кадров, которые могут быть предложены в виде выбранной последовательности операторам локальной вычислительной сети. В нашем примере эта последовательность содержит 6 различных изображений, как для первого, так и для второго «кольцевых» кадров.As a result, the digital video recording signal for each "ring" image frame is converted into n "rectangular" frames, which can be offered in the form of a selected sequence to the operators of the local computer network. In our example, this sequence contains 6 different images, both for the first and second “circular” frames.
Это означает, что к шести изображениям контролируемой в реальном времени сферической области применительно к шаровому слою, который расположен сверху, добавляются еще шесть изображений, имеющих отношение к невидимым прототипом шаровым слоям снизу.This means that to six images of a real-time controlled spherical region in relation to the spherical layer, which is located on top, six more images are added related to the invisible prototype spherical layers from the bottom.
Общая предлагаемая площадь наблюдения увеличивается в два раза.The total proposed observation area is doubled.
В настоящее время все элементы структурной схемы заявляемого устройства компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения могут быть освоены отечественной промышленностью.Currently, all the elements of the structural diagram of the claimed device of a computer system for panoramic television surveillance can be mastered by domestic industry.
Поэтому следует считать предлагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.Therefore, the present invention should be considered as meeting the requirement for industrial applicability.
Предлагаемое техническое решение устройства компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения рассматривается заявителем в качестве альтернативы его заявке на изобретение №2015134886 от 18.08.2015.The proposed technical solution for the device of a computer system for panoramic television surveillance is considered by the applicant as an alternative to his application for invention No. 2015134886 of 08/18/2015.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Патент РФ №2545519. МПК H04N 7/00. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения и организация фотоприемника для его реализации. / В.М. Смелков // БИ - 2015. - №10.1. Patent of the Russian Federation No. 2545519. IPC H04N 7/00. The device of a computer system for panoramic television surveillance and the organization of a photodetector for its implementation. / V.M. Smelkov // BI - 2015. - No. 10.
2. Патент РФ №2185645. МПК G02B 13/06, G02B 17/08. Панорамный зеркально-линзовый объектив. / А.В. Куртов, В.А. Соломатин // БИ - 2002. - №20.2. RF patent No. 2185645. IPC G02B 13/06, G02B 17/08. Panoramic mirror lens. / A.V. Kurtov, V.A. Solomatin // BI - 2002. - No. 20.
3. Патент РФ №2555855. МПК H04N 7/00. Устройство панорамного наблюдения «день - ночь» и телевизионная камера для его реализации. / В.М. Смелков // БИ - 2015. - №19.3. RF patent No. 2555855. IPC H04N 7/00. A day-night panoramic observation device and a television camera for its implementation. / V.M. Smelkov // BI - 2015. - No. 19.
4. Цыцулин А.К. Телевидение и космос: Учебное пособие. / Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2003.4. Tsytsulin A.K. Television and Space: A Study Guide. / Publishing house SPbGETU "LETI", 2003.
5. Ленк Дж. Электронные схемы: Практическое руководство. / Перевод с англ. // М.: «Мир», 1985.5. Lenk J. Electronic circuits: a practical guide. / Translation from English. // M .: "World", 1985.
Claims (5)
где γг - горизонтальный угол поля зрения в градусах наблюдаемого оператором изображения, а само это преобразование выполняется программным путем,
при этом первый фотоприемник телевизионной камеры, выполненный в виде кругового кольца по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС), содержит на общем кремниевом кристалле фотоприемную область и выходной регистр сдвига, заканчивающийся блоком преобразования «заряд-напряжение» (БПЗН), при этом линейки светочувствительных и чередующиеся с ними линейки экранированных от света элементов фотоприемной области расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии и расположенному там выходному регистру сдвига, который является «кольцевым», причем число элементов в каждой «кольцевой» строке фотоприемной области фотоприемника равно числу элементов в его «кольцевом» регистре сдвига, отличающееся тем, что в него введены последовательно расположенные и оптически связанные второй панорамный объектив и второй фотоприемник, оптическая ось которого расположена на одной линии с оптической осью первого фотоприемника, а ее направление противоположно направлению оптической оси первого фотоприемника, при этом управляющие входы второго фотоприемника объединены с управляющими входами первого фотоприемника, второй сигнальный процессор, информационный вход которого подключен к выходу второго фотоприемника, вход служебных импульсов второго сигнального процессора объединен с соответствующим входом первого сигнального процессора, а выход управляющего сигнала второго сигнального процессора подключен ко второму входу управления блока «кольцевой» развертки сенсора, а также мультиплексор, первый информационный вход которого подключен к выходу видеосигнала первого сигнального процессора, второй информационный вход мультиплексора - к выходу видеосигнала второго сигнального процессора, вход синхронизации мультиплексора - к выходу кадровых синхроимпульсов (КСИ) блока «кольцевой» развертки сенсора, а выход мультиплексора - к информационному входу АЦП, в плату видео, расположенную на материнской плате сервера;
дополнительно введены демультиплексор и второй БПКП, вход которого подключен к выходу второго блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть» сервера, причем для второго БПКП число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению (1).1. The device of a computer system for panoramic television surveillance, containing a series-connected television camera and a server, which is the node of the local area network, to which two or more personal computers are connected, the television camera consists of sequentially located and optically connected first panoramic lens and a first photodetector, the control inputs of which are connected to the corresponding outputs of the “ring” scan unit of the sensor, and the output of the first photodetector It is connected to the information input of the first signal processor, the input of service pulses of which is connected to the corresponding output of the sensor ring scan unit, and the control signal output is connected to the first control input of the sensor ring scan unit, the clock output of which is connected to an analog-to-digital converter (ADC) ), the output of which is the output of a television camera; at the same time, a video card is installed in the expansion slot on the server’s motherboard, coordinated through the I / O channels, control and power supply with the server bus, containing the first block for converting a “ring” frame into “rectangular” frames (the first BPCP), the input of which is connected to the output of the first block of RAM per frame, and the output to the output of the "network" of the server, and the number of "rectangular" frames n, corresponding to one current "ring" frame, satisfies the ratio
where γ g is the horizontal angle of the field of view in degrees observed by the operator of the image, and this conversion is carried out programmatically,
the first photodetector of a television camera, made in the form of a circular ring according to the technology of charge-coupled devices (CCD), contains a photodetector region and an output shift register on a common silicon crystal, ending with a charge-voltage conversion unit (CPS), while the photosensitive arrays and the alternating line of light-shielded elements of the photodetector region are located along radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery and located there the output shift register, which is "annular", and the number of elements in each "annular" line of the photodetector region of the photodetector is equal to the number of elements in its "annular" shift register, characterized in that a second panoramic lens and a second panoramic lens are inserted in it photodetector, the optical axis of which is located in line with the optical axis of the first photodetector, and its direction is opposite to the direction of the optical axis of the first photodetector, while controlling input the odes of the second photodetector are combined with the control inputs of the first photodetector, the second signal processor, the information input of which is connected to the output of the second photodetector, the service pulse input of the second signal processor is combined with the corresponding input of the first signal processor, and the control signal output of the second signal processor is connected to the second control input of the unit “Ring” scan of the sensor, as well as a multiplexer, the first information input of which is connected to the video signal output the first signal processor, the second information input of the multiplexer - to the video signal output of the second signal processor, the synchronization input of the multiplexer - to the output of frame sync pulses (CSI) of the “ring” scan unit of the sensor, and the multiplexer output - to the information input of the ADC, to the video card located on the motherboard server board;
additionally introduced a demultiplexer and a second BPCB, the input of which is connected to the output of the second block of RAM per frame, and the output to the output of the "network" of the server, and for the second BPCB the number of "rectangular" frames corresponding to one current "ring" frame satisfies the relation ( one).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015147328/07A RU2600308C1 (en) | 2015-11-03 | 2015-11-03 | Device of computer system for panoramic television surveillance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015147328/07A RU2600308C1 (en) | 2015-11-03 | 2015-11-03 | Device of computer system for panoramic television surveillance |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015143850 Substitution | 2015-10-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2600308C1 true RU2600308C1 (en) | 2016-10-20 |
Family
ID=57138551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015147328/07A RU2600308C1 (en) | 2015-11-03 | 2015-11-03 | Device of computer system for panoramic television surveillance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2600308C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107024725A (en) * | 2017-05-31 | 2017-08-08 | 长沙傲英创视信息科技有限公司 | A kind of big visual field low-light low latitude unmanned plane detection device |
| RU2631830C1 (en) * | 2016-10-31 | 2017-09-27 | Вячеслав Михайлович Смелков | Computer system of panoramic television observation |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4989078A (en) * | 1988-08-15 | 1991-01-29 | Eastman Kodak Company | Still video camera for recording stereo images on a video disk |
| EP1142332A1 (en) * | 1999-10-19 | 2001-10-10 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Camera with peripheral vision |
| US20070103543A1 (en) * | 2005-08-08 | 2007-05-10 | Polar Industries, Inc. | Network panoramic camera system |
| EP2481209A1 (en) * | 2009-09-22 | 2012-08-01 | Tenebraex Corporation | Systems and methods for correcting images in a multi-sensor system |
| WO2014162324A1 (en) * | 2013-04-04 | 2014-10-09 | Virtualmind Di Davide Angelelli | Spherical omnidirectional video-shooting system |
| RU2545519C1 (en) * | 2014-06-09 | 2015-04-10 | Вячеслав Михайлович Смелков | Apparatus for computer-based panoramic television surveillance system and photodetector setup therefor |
-
2015
- 2015-11-03 RU RU2015147328/07A patent/RU2600308C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4989078A (en) * | 1988-08-15 | 1991-01-29 | Eastman Kodak Company | Still video camera for recording stereo images on a video disk |
| EP1142332A1 (en) * | 1999-10-19 | 2001-10-10 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Camera with peripheral vision |
| US20070103543A1 (en) * | 2005-08-08 | 2007-05-10 | Polar Industries, Inc. | Network panoramic camera system |
| EP2481209A1 (en) * | 2009-09-22 | 2012-08-01 | Tenebraex Corporation | Systems and methods for correcting images in a multi-sensor system |
| WO2014162324A1 (en) * | 2013-04-04 | 2014-10-09 | Virtualmind Di Davide Angelelli | Spherical omnidirectional video-shooting system |
| RU2545519C1 (en) * | 2014-06-09 | 2015-04-10 | Вячеслав Михайлович Смелков | Apparatus for computer-based panoramic television surveillance system and photodetector setup therefor |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2631830C1 (en) * | 2016-10-31 | 2017-09-27 | Вячеслав Михайлович Смелков | Computer system of panoramic television observation |
| CN107024725A (en) * | 2017-05-31 | 2017-08-08 | 长沙傲英创视信息科技有限公司 | A kind of big visual field low-light low latitude unmanned plane detection device |
| CN107024725B (en) * | 2017-05-31 | 2023-09-22 | 湖南傲英创视信息科技有限公司 | Large-view-field low-light low-altitude unmanned aerial vehicle detection device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8908054B1 (en) | Optics apparatus for hands-free focus | |
| RU2545519C1 (en) | Apparatus for computer-based panoramic television surveillance system and photodetector setup therefor | |
| RU2552101C1 (en) | Configuration of tv panoramic observation computer system and organisation of photo receiver to this end | |
| RU2625163C1 (en) | Television camera and its "ring" photodetector for computer system of panoramic surveillance | |
| US10887512B2 (en) | Camera system | |
| US9380273B1 (en) | Multiple aperture video image enhancement system | |
| RU2723645C1 (en) | High-resolution panorama television surveillance computer system device | |
| RU2600308C1 (en) | Device of computer system for panoramic television surveillance | |
| RU2631830C1 (en) | Computer system of panoramic television observation | |
| RU2633758C1 (en) | Hypersensitive television camera for panoramic computer vision system | |
| RU2708630C1 (en) | Panoramic television surveillance computer system device | |
| RU2710779C1 (en) | Device for "circular" photodetector of color image for panoramic television-computer surveillance | |
| RU2523858C1 (en) | Device for panoramic television surveillance | |
| RU2530879C1 (en) | Device for panoramic television surveillance "day-night" | |
| RU2592855C1 (en) | Device for panoramic television-computer monitoring | |
| RU2594169C1 (en) | Device of computer system for panoramic television surveillance | |
| RU2675244C1 (en) | Ring photo-receiver of color image for panoramic television-computer monitoring | |
| RU2641287C1 (en) | Television camera of colour image for panoramic computer scanning | |
| RU2625164C1 (en) | Computer system device for panoramic television observation | |
| RU2641284C1 (en) | Television camera of colour image for panoramic computer observation | |
| RU2675245C1 (en) | Device of annular photodetector for panoramic television-computer scanning of color image | |
| Cowan et al. | 360° snapshot imaging with a convex array of long-wave infrared cameras | |
| RU2631828C1 (en) | Computer system of panoramic television observation | |
| RU2564091C1 (en) | Computer system of panoramic tv observation with higher sensitivity at outer periphery of circular image | |
| RU2579003C1 (en) | Computer system device for panoramic colour image scanning |