RU2631830C1 - Computer system of panoramic television observation - Google Patents
Computer system of panoramic television observation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2631830C1 RU2631830C1 RU2016142985A RU2016142985A RU2631830C1 RU 2631830 C1 RU2631830 C1 RU 2631830C1 RU 2016142985 A RU2016142985 A RU 2016142985A RU 2016142985 A RU2016142985 A RU 2016142985A RU 2631830 C1 RU2631830 C1 RU 2631830C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ring
- output
- input
- signal processor
- circular
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению, которое выполняется компьютерной системой при помощи сенсорного блока, состоящего из двух фотоприемников, имеющих форму мишени в виде кругового кольца и предназначенных для обзора 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 present invention relates to panoramic television surveillance, which is carried out by a computer system using a sensor unit consisting of two photodetectors having the shape of a target in the form of a circular ring and intended for viewing 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 в состав телевизионной камеры входит первый панорамный объектив, сенсорный блок, содержащий первый и второй фотоприемники, блок «кольцевой» развертки сенсора, первый сигнальный процессор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), выход которого является выходом телевизионной камеры, а также второй панорамный объектив, второй сигнальный процессор и мультиплексор, причем управляющие входы первого и второго фотоприемника сенсорного блока подключены соответственно к выходам импульсных напряжений блока «кольцевой» развертки сенсора, выход первого фотоприемника - к информационному входу первого сигнального процессора, а выход второго фотоприемника - к информационному входу второго сигнального процессора, вход служебных импульсов которого объединен с входом служебных импульсов первого сигнального процессора и подключен к соответствующему выходу блока «кольцевой» развертки сенсора, первый управляющий вход которого подключен к выходу управления первого сигнального процессора, а второй управляющий вход блока «кольцевой» развертки сенсора - к выходу управления второго сигнального процессора, причем выход первого сигнального процессора подключен к первому информационному входу мультиплексора, выход второго сигнального процессора - ко второму информационному входу мультиплексора, вход синхронизации которого подключен к выходу кадровых синхроимпульсов (КСИ) блока «кольцевой» развертки сенсора, при этом первый и второй фотоприемники сенсорного блока выполнены по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС) в виде круглого кольца, а каждый из них содержит на общем кремниевом кристалле фотоприемную область (мишень) и выходной «кольцевой» регистр сдвига, заканчивающийся блоком преобразования «заряд-напряжение» (БПЗН), причем линейки светочувствительных и чередующиеся с ними линейки экранированных от света элементов фотоприемной области расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кольца к его внешней периферии и расположенному там «кольцевому» регистру сдвига, а число элементов в каждой «кольцевой» строке мишени фотоприемника равно числу элементов в его «кольцевом» регистре сдвига, при этом в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера и 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 соотношениюThe 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 a local area network, to which two or more personal computers are connected, while the television camera includes the first panoramic lens, a sensor unit containing the first and second photodetectors, a “ring” scan unit of the sensor, a first signal processor, and an analog-to-digital converter (ADC), the output of which is the output of a television camera, as well as a second panoramic lens, a second signal processor and a multiplexer, the control inputs of the first and second photodetector of the sensor unit connected respectively to the pulse voltage outputs of the sensor ring scan unit, output the first photodetector - to the information input of the first signal processor, and the output of the second photodetector - to the information input of the second signal processor, the input of service pulses which is combined with the input of service pulses of the first signal processor and is connected to the corresponding output of the sensor ring switcher, the first control input of which is connected to the control output of the first signal processor, and the second control input of the sensor ring switcher - to the control signal output of the second processor, and the output of the first signal processor is connected to the first information input of the multiplexer, the output of the second signal processor is connected to the second information mu input of the multiplexer, the synchronization input of which is connected to the output of the frame sync pulses (CSI) of the “ring” sensor sweep unit, while the first and second photodetectors of the sensor unit are made using charge-coupled device (CCD) technology in the form of a round ring, and each of them contains on a common silicon crystal, the photodetector region (target) and the output “ring” shift register ending in a charge-voltage conversion unit (BPS), moreover, photosensitive arrays and alternating screen arrays the light-receiving elements of the photodetector region are located along radial directions from the imaginary center of the ring to its outer periphery and the “annular” shift register located there, and the number of elements in each “annular” line of the target of the photodetector is equal to the number of elements in its “annular” shift register, In this case, a video card is installed in the expansion slot on the server motherboard, coordinated via input / output channels, control and power supply with the server bus and performing demultiplexing of the input digital TV a visual signal to 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 to “rectangular” frames, and the number of “rectangular” frames corresponding to one current “ring” frame satisfies the ratio
где 
Для прототипа предполагается наличие следующих признаков:For the prototype, the following features are expected:
- площадь светочувствительных элементов и соответственно площадь экранированных элементов на «кольцевых» мишенях первого и второго фотоприемников сенсорного блока от строки к строке одинакова;- the area of the photosensitive elements and, accordingly, the area of the shielded elements on the "ring" targets of the first and second photodetectors of the sensor unit is the same from row to row;
- БПЗН каждого фотоприемника организован по типу «плавающая диффузионная область» [2], а поэтому имеет управляющий вход, обеспечивающий поэлементный сброс напряжения формируемого видеосигнала.- The SPS of each photodetector is organized as a "floating diffusion region" [2], and therefore has a control input that provides an elementwise voltage drop of the generated video signal.
Недостаток прототипа - переменная величина разрешающей способности изображения, формируемого каждым из «кольцевых» фотоприемников в пределах кадра, которая изменяется в сторону уменьшения по направлению к внешней периферии сенсора из-за увеличивающейся величины зазора между его светочувствительными элементами (пикселами), имеющими одинаковый показатель по геометрической площади.The disadvantage of the prototype is a variable resolution of the image formed by each of the "ring" photodetectors within the frame, which changes in the direction of decreasing towards the outer periphery of the sensor due to the increasing gap between its photosensitive elements (pixels), which have the same geometric area.
Задачей изобретения является выравнивание разрешающей способности изображения телевизионной камеры.The objective of the invention is to equalize the resolution of the image of the television camera.
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 в состав телевизионной камеры входит первый панорамный объектив, сенсорный блок, содержащий первый и второй фотоприемники, блок «кольцевой» развертки сенсора, первый сигнальный процессор, АЦП, выход которого является выходом телевизионной камеры, а также второй панорамный объектив, второй сигнальный процессор и мультиплексор, причем управляющие входы первого и второго фотоприемников сенсорного блока подключены соответственно к выходам импульсных напряжений блока «кольцевой» развертки сенсора, выход первого фотоприемника - к информационному входу первого сигнального процессора, а выход второго фотоприемника - к информационному входу второго сигнального процессора, вход служебных импульсов которого объединен с входом служебных импульсов первого сигнального процессора и подключен к соответствующему выходу блока «кольцевой» развертки сенсора, первый управляющий вход которого подключен к выходу управления первого сигнального процессора, а второй управляющий вход блока «кольцевой» развертки сенсора - к выходу управления второго сигнального процессора, причем выход первого сигнального процессора подключен к первому информационному входу мультиплексора, выход второго сигнального процессора - ко второму информационному входу мультиплексора, вход синхронизации которого подключен к выходу кадровых синхроимпульсов (КСИ) блока «кольцевой» развертки сенсора, при этом первый и второй фотоприемники сенсорного блока выполнены по технологии ПЗС в виде круглого кольца, а каждый из них содержит на общем кремниевом кристалле фотоприемную область (мишень) и выходной «кольцевой» регистр сдвига, заканчивающийся блоком преобразования «заряд-напряжение» (БПЗН), причем линейки светочувствительных и чередующиеся с ними линейки экранированных от света элементов фотоприемной области расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кольца к его внешней периферии и расположенному там «кольцевому» регистру сдвига, а число элементов в каждой «кольцевой» строке мишени фотоприемника равно числу элементов в его «кольцевом» регистре сдвига, при этом в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера и 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), в состав телевизионной камеры введен блок формирования апертуры (БФА), информационный вход которого подключен к выходу импульсов сброса блока «кольцевой» развертки, синхронизирующий вход БФА - к соответствующему выходу блока «кольцевой» развертки, а выход БФА - к третьему управляющему входу блока «кольцевой» развертки, при этом период управляющих импульсов Tr, формируемых на выходе БФА, определяется соотношениемThe problem in the inventive device of a computer system for panoramic television monitoring 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 a television camera includes a first panoramic lens, a sensor unit containing the first and second photodetectors, a “ring” scan unit of the sensor, the first signal a processor, an ADC, the output of which is the output of a television camera, as well as a second panoramic lens, a second signal processor and a multiplexer, the control inputs of the first and second photodetectors of the sensor unit are connected respectively to the pulse voltage outputs of the “ring” scan unit of the sensor, the output of the first photodetector is connected to information input of the first signal processor, and the output of the second photodetector - to the information input of the second signal processor, the service pulse input of which is combined n with the input of service pulses of the first signal processor and is connected to the corresponding output of the “ring” scan unit of the sensor, the first control input of which is connected to the control output of the first signal processor, and the second control input of the “ring” scan unit of the sensor is connected to the control output of the second signal processor, moreover, the output of the first signal processor is connected to the first information input of the multiplexer, the output of the second signal processor is connected to the second information input of the multiplexer a, the synchronization input of which is connected to the output of the frame sync pulses (CSI) of the “ring” sensor sweep block, while the first and second photodetectors of the sensor block are made using CCD technology in the form of a circular ring, and each of them contains a photodetector region on the common silicon crystal (target ) and an output “circular” shift register ending with a charge-voltage conversion unit (BPS), and the lines of photosensitive and alternating lines of shielded from light elements of the photodetector region they are laid along radial directions from the imaginary center of the ring to its outer periphery and the “ring” shift register located there, and the number of elements in each “ring” line of the target of the photodetector is equal to the number of elements in its “ring” shift register, while in the expansion slot on the motherboard a video card is installed on the server board, coordinated via input / output channels, control and power supply with the server bus and performing demultiplexing of the input digital television signal into two channels with subsequent recording each of the “ring” video signals into the corresponding random access memory of the server and the conversion of the first and second “ring” frames to “rectangular” frames, and the number of “rectangular” frames corresponding to one current “ring” frame satisfies relation (1), in the composition an aperture forming unit (BFA) was introduced into the television camera, the information input of which is connected to the output of the reset pulses of the “ring” scan unit, the synchronizing input of the BFA - to the corresponding output of the “ring” scan unit, and the output d BPA - the third control input of unit "ring" scan, the period of the control pulses T r, generated at the output of BPA is defined by the relation
где Тр - период считывания элемента в первом и втором «кольцевых» фотоприемниках;where T p - the reading period of the element in the first and second "ring"photodetectors;
nm - коэффициент, целое число, величина которого для текущей строки считывания в каждом из «кольцевых» фотоприемников равна отношениюn m is a coefficient, an integer whose value for the current read line in each of the "ring" photodetectors is equal to
где Δ1 - площадь светочувствительного элемента для первой строки считывания в «кольцевом» фотоприемнике;where Δ 1 is the area of the photosensitive element for the first read line in the "ring"photodetector;
Δm - площадь светочувствительного элемента для текущей строки считывания в «кольцевом» фотоприемнике,Δ m is the area of the photosensitive element for the current read line in the "ring" photodetector,
при этом площадь светочувствительных элементов и соответственно площадь экранированных элементов на «кольцевых» мишенях первого и второго фотоприемников от строки к строке различна, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии до максимальной величины, не превышающей площадь пиксела их «кольцевого» регистра сдвига.the area of the photosensitive elements and, accordingly, the area of the shielded elements on the “ring” targets of the first and second photodetectors from line to line is different, increasing as they move to the outer periphery to a maximum value not exceeding the pixel area of their “ring” shift register.
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, как и в прототипе [1], формирует на выходе мультиплексный цифровой телевизионный сигнал «кольцевого» изображения.The television camera of the claimed device of a computer system for panoramic observation, as in the prototype [1], generates at the output a multiplex digital television signal of the "ring" image.
Выполнение поставленной задачи, а именно выравнивания разрешающей способности изображения, осуществляется путем реализации в обоих «кольцевых» фотоприемниках различных по площади светочувствительных элементов и управления зарядовым считыванием в видеосигнале сенсора с одинаковой величиной площади апертуры.The fulfillment of the task, namely, equalization of the image resolution, is carried out by implementing photosensitive elements of different sizes in both “ring” photodetectors and controlling charge reading in the sensor video signal with the same aperture area.
Поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.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 - фрагмент организации фотоприемника (первого и второго), иллюстрирующий подробности его конструкции; на фиг. 4, по данным [3], представлена фотография изображения, полученного при помощи отечественного панорамного зеркально-линзового объектива; на фиг. 5, по данным [2, с. 19], представлена структурная схема БПЗН с организацией «плавающая диффузионная область»; на фиг. 6 изображена эпюра выходного сигнала БФА, который выполняет управление апертурой «кольцевого» фотоприемника.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 is a fragment of the organization of the photodetector (first and second), illustrating the details of its design; in FIG. 4, according to [3], a photograph of an image obtained using a domestic panoramic mirror-lens lens is presented; in FIG. 5, according to [2, p. 19], a structural diagram of the BPS with the organization "floating diffusion region" is presented; in FIG. 6 shows a plot of the output signal of the BFA, which controls the aperture of the "ring" photodetector.
Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения, см. фиг. 1…3, 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 фотоприемники, 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, мультиплексор 1-8 и БФА 1-9, причем управляющие входы первого и второго фотоприемников сенсорного блока 1-2 подключены к выходам импульсных напряжений блока 1-3, выход первого фотоприемника - к информационному входу сигнального процессора 1-4, а выход второго фотоприемника - к 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 сигнального процессора 1-4, а второй управляющий вход блока 1-3 - к выходу управления сигнального процессора 1-7; при этом первый и второй фотоприемники 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 сигнального процессора 1-4 подключен к первому информационному входу мультиплексора 1-8, выход 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; выход импульсов сброса блока 1-3 подключен к информационному входу БФА 1-9, синхронизирующий вход которого подключен к соответствующему выходу блока 1-3, а выход БФА 1-9 - к третьему управляющему входу блока 1-3, 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 ... 3, contains a series-connected
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 [3].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 [3].
Фотография кольцевого изображения, формируемого панорамным объективом, представлена на фиг. 4. 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. 4. 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 предлагаемого решения могут быть лишь датчиками монохромного видеосигнала.Note that both photodetectors as part of the sensor unit 1-2 of the proposed solution can only be sensors of a monochrome video signal.
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.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.
Несомненно, что это предоставит и определенные преимущества при изготовлении «кольцевого» фотоприемника по технологии ПЗС.Undoubtedly, this will provide certain advantages in the manufacture of the “ring” photodetector using CCD technology.
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 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.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 make the crystal of each photodetector of the sensor unit 1-2 of the television camera not based on silicon, but based on a gallium arsenide semiconductor. Then it is physically realistic to achieve without cooling the red boundary of the spectral characteristic of 1.7 μm and even 2.2 μm [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 от 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].
На фиг. 5 показана возможная структурная схема БПЗН «кольцевого» фотоприемника с организацией «плавающая диффузионная область», которая полностью совпадает со схемой, применяемой в настоящее время в матрицах ПЗС для реализации прямоугольной развертки видеосигнала. На этом чертеже приняты следующие обозначения: Uф1, Uф2, Uф3 - напряжения на шинах для трехфазного управления «кольцевым» регистром сдвига 1-2-3; Uвыхз - напряжение на выходном затворе; Двых, Дсбр - выходной и сбрасывающие диоды соответственно.In FIG. Figure 5 shows a possible block diagram of the CCD “ring” photodetector with the organization “floating diffusion region”, which completely coincides with the scheme currently used in CCD arrays for the implementation of a rectangular scan of the video signal. In this drawing, the following notation: U f1 , U f2 , U f3 - voltage on the tires for three-phase control of the "ring" shift register 1-2-3; U out - voltage at the output gate; D o , D sbr - output and reset diodes, respectively.
Перед считыванием информационного заряда очередного элемента (пиксела) в процессе его преобразования в напряжение видеосигнала информационный заряд предыдущего элемента должен быть сброшен в стирающий диод Дсбр.Before reading the next information charge element (pixel) in the process of converting into voltage charge video information of the previous element must be cleared in an erasing diode D RRF.
Эта процедура осуществляется при помощи управляющих импульсов Tr, называемых часто в литературе импульсами сброса, которые подаются на соответствующую шину управления БПЗН 1-2-3.This procedure is carried out with the help of control pulses T r , often referred to in the literature as reset pulses, which are supplied to the corresponding control bus BPS 1-2-3.
Блок формирования апертуры (БФА) 1-9 предназначен для управления считывающей апертурой в сенсорном блоке 1-2 при поэлементном съеме напряжения видеосигнала в БПЗН 1-2-3 обоих «кольцевых» фотоприемников. В результате для всех строк этих фотоприемников обеспечивается одинаковая по полю площадь считывающей апертуры при различной от строки к строке площади электродов светочувствительных элементов сенсоров.The aperture forming unit (BFA) 1–9 is designed to control the reading aperture in the sensor unit 1-2 during element-by-element video signal voltage sensing in BPZN 1-2-3 of both “ring” photodetectors. As a result, for all the lines of these photodetectors, the area of the reading aperture is the same across the field with the area of the electrodes of the photosensitive elements of the sensors different from row to row.
Эпюра выходного сигнала Tr, вырабатываемая на выходе БФА 1-9, представлена на фиг. 6. Предполагается, что фотоприемник 1-2 содержит n «кольцевых» строк. На этой диаграмме первая строка обозначена как Тс1, а последняя строка - как Тcn.The plot of the output signal T r generated at the output of BFA 1-9 is shown in FIG. 6. It is assumed that the photodetector 1-2 contains n "ring" lines. In this diagram, the first row is indicated as T c1 , and the last row is indicated as T cn .
Управляющие импульсы имеют положительную полярность, малую (короткую) длительность и различный период следования в пределах каждой из «кольцевых» строк.The control pulses have a positive polarity, short (short) duration and a different repetition period within each of the "ring" lines.
Период управляющих импульсов для первой «кольцевой» строки обозначен Tr1, а период управляющих импульсов для последней «кольцевой» строки - Tr.n. Период Tr1 является самым малым и равен периоду считывания элемента Tp, а период считывания Tr.n. - самым большим, который равен n Tr. The period of control pulses for the first “ring” line is denoted by T r1 , and the period of control pulses for the last “ring” line is denoted by T rn. The period T r1 is the smallest and is equal to the reading period of the element T p , and the reading period T rn is the largest, which equal to n T r.
Коэффициент n в последнем выражении определяется соотношениемThe coefficient n in the last expression is determined by the relation
где Δ1 - площадь светочувствительного элемента для первой строки считывания в «кольцевом» фотоприемнике;where Δ 1 is the area of the photosensitive element for the first read line in the "ring"photodetector;
Δn - площадь светочувствительного элемента для последней строки считывания в «кольцевом» фотоприемнике.Δ n is the area of the photosensitive element for the last read line in the "ring" photodetector.
В физическом плане управление площадью апертуры осуществляется за счет суммирования зарядовых пакетов в соседних элементах каждой текущей «кольцевой» строки сенсора до выполнения процедуры преобразования «заряд-напряжение».In physical terms, the aperture area is controlled by summing the charge packets in the neighboring elements of each current “ring” line of the sensor before performing the charge-voltage conversion procedure.
Поэтому это зарядовое сложение не может быть дополнительным источником шумов для видеосигнала на выходе телевизионной камеры.Therefore, this charge addition cannot be an additional source of noise for the video signal at the output of the television camera.
БФА 1-9 на практике может быть реализован с использованием классического набора технических средств (логических элементов) цифровой электроники. Очевидно, что БФА 1-9 может быть выполнен в составе блока 1-3 «кольцевой» развертки сенсора телевизионной камеры.BFA 1-9 in practice can be implemented using the classic set of technical means (logical elements) of digital electronics. It is obvious that BFA 1-9 can be performed as part of the block 1-3 of the "circular" scan of the sensor of the television camera.
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 гексакоптере1 (1 Этим термином принято называть в технической литературе радиоуправляемую модель беспилотного летательного аппарата с шестью крыльями, предназначенного для выполнения аэровидео съемки 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
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, 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, and at the output of the second signal processor 1-7, the analog video signal of the "ring" frame from the second photodetector of the sensor unit 1-2.
Блок формирования апертуры (БФА) 1-9 управляет работой обоих «кольцевых» фотоприемников по входу «Импульсы сброса» для БПЗН 1-2-3 (см. фиг. 5). В результате этого управления для всех строк каждого из фотоприемников обеспечивается одинаковая по полю площадь считывающей апертуры, что гарантирует одинаковую чувствительность сенсора по пространству мишени.The aperture forming unit (BFA) 1–9 controls the operation of both “ring” photodetectors at the “Reset pulses” input for BPZN 1-2-3 (see Fig. 5). As a result of this control, the reading aperture area is the same across the field for all lines of each of the photodetectors, which guarantees the same sensor sensitivity over the target space.
Напряжение аналогового видеосигнала «кольцевого» фотоприемника формируется на выходе БПЗН 1-2-3 (см. клемму «Точка съема видеосигнала», показанную на фиг. 5). Очевидно, что таким образом для каждого фотоприемника сенсорного блока 1-2 обеспечено выравнивание разрешающей способности по всей площади мишени «кольцевого» изображения, реализуя практически одинаковую четкость изображения в пределах всего «кольцевого» кадра.The voltage of the analog video signal of the “ring” photodetector is generated at the output of the BPZN 1-2-3 (see the terminal “Video signal pick-up point” shown in Fig. 5). Obviously, in this way, for each photodetector of the sensor unit 1-2, the resolution is equalized over the entire target area of the “ring” image, realizing almost the same image sharpness within the entire “ring” frame.
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.Next, the output video signals of both processors using the multiplexer 1-8 are combined on one line, alternating with a frame period T to . 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 
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 в реальном масштабе времени контролируются шесть изображений одинаковой по полю (повышенной) четкости применительно к верхнему шаровому слою пространства и шесть изображений повышенной четкости, имеющих отношение к нижнему его шаровому слою.This means that in real time, six images of the same field of (enhanced) definition are monitored for the upper spherical layer of space and six images of high definition related to its lower spherical layer.
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.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Патент РФ №2600308. МПК H04N 7/00. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения. / В.М. Смелков // Б.И. - 2016. - №29.1. RF patent No. 2600308. IPC H04N 7/00. The device of a computer system for panoramic television surveillance. / V.M. Smelkov // B.I. - 2016. - No. 29.
2. Хромов Л.И., Лебедев Н.В., Цыцулин А.К., Куликов А.Н. Твердотельное телевидение. - «Радио и связь», 1986.2. Khromov L.I., Lebedev N.V., Tsytsulin A.K., Kulikov A.N. Solid state television. - "Radio and Communications", 1986.
3. Патент РФ №2185645. МПК G02B 13/06, G02B 17/08. Панорамный зеркально-линзовый объектив. / А.В. Куртов, В.А. Соломатин // Б.И. - 2002. - №20.3. RF patent No. 2185645. IPC G02B 13/06, G02B 17/08. Panoramic mirror lens. / A.V. Kurtov, V.A. Solomatin // B.I. - 2002. - No. 20.
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 (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016142985A RU2631830C1 (en) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Computer system of panoramic television observation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016142985A RU2631830C1 (en) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Computer system of panoramic television observation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2631830C1 true RU2631830C1 (en) | 2017-09-27 |
Family
ID=59931201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016142985A RU2631830C1 (en) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Computer system of panoramic television observation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2631830C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2708630C1 (en) * | 2019-04-05 | 2019-12-10 | Вячеслав Михайлович Смелков | Panoramic television surveillance computer system device |
| RU2709461C1 (en) * | 2019-02-04 | 2019-12-18 | Вячеслав Михайлович Смелков | Method of forming a video signal on a sensor chip, made by the technology of a cmos |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4554585A (en) * | 1983-08-12 | 1985-11-19 | Rca Corporation | Spatial prefilter for variable-resolution sampled imaging systems |
| US4811106A (en) * | 1986-05-16 | 1989-03-07 | The General Electric Company, P.L.C. | Frame transfer image sensor having two vertical clock standards |
| US5166511A (en) * | 1989-05-08 | 1992-11-24 | Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw | Radiaton-sensitive sensor having a plurality of radiation sensitive elements arranged substantially circular with radially decreasing density |
| US6611289B1 (en) * | 1999-01-15 | 2003-08-26 | Yanbin Yu | Digital cameras using multiple sensors with multiple lenses |
| EP1341383A2 (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Composite camera system, zoom camera image display control method, zoom camera control method, control program, and computer readable recording medium |
| US20040105005A1 (en) * | 2002-11-14 | 2004-06-03 | Hitachi, Ltd. | Networked camera system and a monitoring method thereof |
| US20070103543A1 (en) * | 2005-08-08 | 2007-05-10 | Polar Industries, Inc. | Network panoramic camera system |
| WO2008073991A3 (en) * | 2006-12-12 | 2008-07-31 | Dolby Lab Licensing Corp | Hdr camera with multiple sensors |
| US7492390B2 (en) * | 2003-07-14 | 2009-02-17 | Arecont Vision, Llc. | Dual spectral band network camera |
| RU2600308C1 (en) * | 2015-11-03 | 2016-10-20 | Вячеслав Михайлович Смелков | Device of computer system for panoramic television surveillance |
-
2016
- 2016-10-31 RU RU2016142985A patent/RU2631830C1/en active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4554585A (en) * | 1983-08-12 | 1985-11-19 | Rca Corporation | Spatial prefilter for variable-resolution sampled imaging systems |
| US4811106A (en) * | 1986-05-16 | 1989-03-07 | The General Electric Company, P.L.C. | Frame transfer image sensor having two vertical clock standards |
| US5166511A (en) * | 1989-05-08 | 1992-11-24 | Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw | Radiaton-sensitive sensor having a plurality of radiation sensitive elements arranged substantially circular with radially decreasing density |
| US6611289B1 (en) * | 1999-01-15 | 2003-08-26 | Yanbin Yu | Digital cameras using multiple sensors with multiple lenses |
| EP1341383A2 (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Composite camera system, zoom camera image display control method, zoom camera control method, control program, and computer readable recording medium |
| US20040105005A1 (en) * | 2002-11-14 | 2004-06-03 | Hitachi, Ltd. | Networked camera system and a monitoring method thereof |
| US7492390B2 (en) * | 2003-07-14 | 2009-02-17 | Arecont Vision, Llc. | Dual spectral band network camera |
| US20070103543A1 (en) * | 2005-08-08 | 2007-05-10 | Polar Industries, Inc. | Network panoramic camera system |
| WO2008073991A3 (en) * | 2006-12-12 | 2008-07-31 | Dolby Lab Licensing Corp | Hdr camera with multiple sensors |
| RU2600308C1 (en) * | 2015-11-03 | 2016-10-20 | Вячеслав Михайлович Смелков | Device of computer system for panoramic television surveillance |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2709461C1 (en) * | 2019-02-04 | 2019-12-18 | Вячеслав Михайлович Смелков | Method of forming a video signal on a sensor chip, made by the technology of a cmos |
| RU2708630C1 (en) * | 2019-04-05 | 2019-12-10 | Вячеслав Михайлович Смелков | Panoramic television surveillance computer system device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2545519C1 (en) | Apparatus for computer-based panoramic television surveillance system and photodetector setup therefor | |
| RU2611421C1 (en) | Television camera and its "ring" photodetector for computer system of panoramic surveillance | |
| 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 | |
| RU2706011C1 (en) | Panoramic television surveillance computer system device | |
| RU2723645C1 (en) | High-resolution panorama television surveillance computer system device | |
| RU2631830C1 (en) | Computer system of panoramic television observation | |
| RU2633758C1 (en) | Hypersensitive television camera for panoramic computer vision system | |
| RU2600308C1 (en) | Device of computer system for panoramic television surveillance | |
| RU2708630C1 (en) | Panoramic television surveillance computer system device | |
| RU2640756C1 (en) | Computer system device for television circular review of internal surface of large diameter pipes and pipelines | |
| RU2631828C1 (en) | Computer system of panoramic television observation | |
| RU2710779C1 (en) | Device for "circular" photodetector of color image for panoramic television-computer surveillance | |
| RU2625164C1 (en) | Computer system device for panoramic television observation | |
| RU2592855C1 (en) | Device for panoramic television-computer monitoring | |
| RU2530879C1 (en) | Device for panoramic television surveillance "day-night" | |
| RU2523858C1 (en) | Device for panoramic television surveillance | |
| RU2611424C1 (en) | Method of forming videosignal in "ring" photodetector for computer system of panoramic television surveillance | |
| RU2641287C1 (en) | Television camera of colour image for panoramic computer scanning | |
| RU2675245C1 (en) | Device of annular photodetector for panoramic television-computer scanning of color image | |
| RU2641284C1 (en) | Television camera of colour image for panoramic computer observation | |
| RU2675244C1 (en) | Ring photo-receiver of color image for panoramic television-computer monitoring | |
| RU2611426C1 (en) | Videosignal sensor of primary colours for panoramic television surveillance of colour images | |
| RU2594169C1 (en) | Device of computer system for panoramic television surveillance | |
| RU2709409C1 (en) | Computer system for television all-round viewing of inner surface of large diameter pipes and pipelines |