RU2665695C1 - Computer system device for panoramic television surveillance - Google Patents
Computer system device for panoramic television surveillance Download PDFInfo
- Publication number
- RU2665695C1 RU2665695C1 RU2017138508A RU2017138508A RU2665695C1 RU 2665695 C1 RU2665695 C1 RU 2665695C1 RU 2017138508 A RU2017138508 A RU 2017138508A RU 2017138508 A RU2017138508 A RU 2017138508A RU 2665695 C1 RU2665695 C1 RU 2665695C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ring
- output
- photodetector
- panoramic
- television camera
- 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
Предполагаемое изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению, которое выполняется компьютерной системой при помощи телевизионной камеры кругового обзора в области, близкой к полусфере, т.е. в пространственном угле 360 градусов по азимуту и десятки градусов по углу места.The alleged invention relates to panoramic television surveillance, which is performed by a computer system using a television circular camera in a region close to the hemisphere, i.e. 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, причем телевизионная камера формирует «кольцевой» растр изображения, а ее «кольцевой» фотоприемник выполнен по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС) и имеет кристалл мишени в виде кругового кольца, а блок фотоприемника обеспечивает развертку аналогового видеосигнала и формирование на выходе телевизионной камеры цифрового телевизионного сигнала, при этом «кольцевой» фотоприемник содержит на общем кристалле «кольцевую» фотоприемную область (мишень), «кольцевой» регистр сдвига и блок преобразования «заряд-напряжение» (БПЗН), причем на мишени линейки светочувствительных элементов, чередующиеся с линейками экранированных от света элементами, расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии и расположенному там «кольцевому» регистру сдвига, а число элементов в каждой «кольцевой» строке мишени равно числу элементов в «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, содержащая блок преобразования «кольцевого» кадра в «прямоугольные» кадры (БПКП), вход которого подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть», причем число «прямоугольных» кадров m, 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, the television camera forming a “ring” image raster, and its “ring” photodetector made by charge-coupled device (CCD) technology and has a target crystal in the form of a circular ring, and the photodetector unit provides a scan analog video signal and the formation of a digital television signal at the output of the television camera, while the “ring” photodetector contains a “ring” photodetector region on a common crystal b (target), “ring” shift register and “charge-voltage” conversion unit (BPS), moreover, on the target, lines of photosensitive elements alternating with lines of light-shielded elements are located along radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery and the “ring” shift register located there, and the number of elements in each “ring” line of the target is equal to the number of elements in the “ring” shift register, and p is installed in the expansion slot on the server motherboard video lat, coordinated via input / output channels, control and power supply with a 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 main memory block per frame, and the output to the output " network ", and the number of" rectangular "frames m corresponding to one current" circular "frame satisfies the relation:
где 
Для прототипа предполагается, что кристалл «кольцевого» фотоприемника выполнен из кремния. БПЗН «кольцевого» фотоприемника организован по типу «плавающая диффузионная область» [2], а поэтому имеет управляющий вход, обеспечивающий поэлементный сброс напряжения формируемого видеосигнала. Блок фотоприемника содержит блок «кольцевой» развертки видеосигнала, а также соединенные последовательно сигнальный процессор и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), при этом информационный вход сигнального процессора подключен к выходу БПЗН «кольцевого» фотоприемника, первый выход блока «кольцевой» развертки - к управляющим входам мишени «кольцевого» фотоприемника, второй выход блока «кольцевой» развертки - к управляющим входам «кольцевого» регистра сдвига «кольцевого» фотоприемника, третий выход блока «кольцевой» развертки - к управляющему входу БПЗН «кольцевого» фотоприемника, четвертый выход блока «кольцевой» развертки - к входу синхронизации сигнального процессора, пятый выход блока «кольцевой» развертки - к тактовому входу АЦП, выход которого является выходом телевизионной камеры.For the prototype, it is assumed that the crystal of the "ring" photodetector is made of silicon. The CTLR of the “ring” photodetector is organized as a “floating diffusion region” [2], and therefore has a control input that provides an element-by-element voltage drop of the generated video signal. The photodetector unit contains a “ring” scan signal block, 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 OCR “ring” photodetector, the first output of the “ring” scan unit is connected to the control the target inputs of the “ring” photodetector, the second output of the “ring” scan unit - to the control inputs of the “ring” shift register of the “ring” photodetector, the third output of the “ring” scan unit - to BPZN control input of the “ring” photodetector, the fourth output of the “ring” scan block - to the synchronization input of the signal processor, the fifth output of the “ring” scan block - to the ADC clock input, the output of which is the output of the television camera.
Недостаток устройства компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения - отсутствие возможности контроля панорамного сюжета целиком (полностью), а только лишь путем последовательного обзора его составных фрагментов (участков). Это условие серьезно затрудняет работу компьютерных операторов по оперативному выбору интересующих их участков панорамного изображения.The disadvantage of the computer system for panoramic television monitoring is the inability to control the panoramic plot as a whole (in full), but only by a sequential review of its composite fragments (sections). This condition seriously complicates the work of computer operators in the operational selection of areas of panoramic image of interest to them.
Задачей изобретения является предоставление дополнительной возможности наблюдения панорамного сюжета полностью.The objective of the invention is to provide an additional opportunity to observe the panoramic plot in full.
Поставленная задача в заявляемой компьютерной системе панорамного телевизионного наблюдения решается тем, что в устройство прототипа [1], содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, при этом телевизионная камера, формирующая «кольцевой» растр изображения, содержит последовательно расположенные и оптически связанные панорамный объектив и «кольцевой» фотоприемник, который выполнен по технологии ПЗС и содержит на общем кремниевом кристалле в виде кругового кольца «кольцевую» мишень, «кольцевой» регистр сдвига и БПЗН с организацией «плавающая диффузия», при этой на мишени линейки светочувствительных элементов, чередующиеся с линейками экранированных от света элементами, расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии и расположенному там «кольцевому» регистру сдвига, а число элементов в каждой «кольцевой» строке мишени равно числу элементов в «кольцевом» регистре сдвига; в состав телевизионной камеры также входят блок «кольцевой» развертки видеосигнала и соединенные последовательно сигнальный процессор и АЦП, причем информационный вход сигнального процессора подключен к выходу БПЗН «кольцевого» фотоприемника, первый выход блока «кольцевой» развертки - к управляющим входам фотоприемной области «кольцевого» фотоприемника, второй выход блока «кольцевой» развертки - к управляющим входам «кольцевого» регистра сдвига «кольцевого» фотоприемника, третий выход блока «кольцевой» развертки - к управляющему входу БПЗН «кольцевого» фотоприемника, четвертый выход блока «кольцевой» развертки - к входу синхронизации сигнального процессора, пятый выход блока «кольцевой» развертки - к тактовому входу 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 БПКП, вход которого в режиме последовательного обзора панорамного сюжета подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть» сервера, причем число «прямоугольных» кадров m, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению (1), а согласно предлагаемому изобретению в состав платы видео введен блок электрического вписывания изображения (БЭВИ), осуществляющий программным путем вложение (вставку) «кольцевого» кадра телевизионной камеры в «прямоугольный» растр компьютерного монитора, причем в режиме наблюдения панорамного сюжета полностью вход БЭВИ подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход БЭВИ - к выходу «сеть» сервера.The problem in the inventive computer system for panoramic television surveillance is solved by the fact that in the prototype device [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 that forms annular "image raster, contains sequentially located and optically connected panoramic lens and an" annular "photodetector, which is made using CCD technology and contains on a common silicon crystal in the form of a circular ring a “ring” target, an “annular” shift register and an SPS with the organization “floating diffusion”, while on the target the lines of photosensitive elements alternating with the lines of elements shielded from light are located along the radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery and the “ring” shift register located there, and the number of elements in each “ring” line of the target is equal to the number of elements in the “ring” shift register ; the television camera also includes a “ring” scan unit of the video signal and a signal processor and ADC connected in series, the information input of the signal processor being connected to the output of an OCR “ring” photodetector, the first output of the block “ring” scan to the control inputs of the photodetector area of the “ring” photodetector, the second output of the “circular” scan unit - to the control inputs of the “circular” shift register of the “circular” photodetector, the third output of the “circular” scan unit - to the control BPZN input of the “ring” photodetector, the fourth output of the “ring” scan block to the synchronization input of the signal processor, the fifth output of the “ring” scan block - to the ADC clock input, the output of which is the output of the television camera, and into the expansion connector on the server motherboard a video card is installed, coordinated via input / output channels, control and power with the server bus, containing a BPCP, the input of which is connected to the output of the main memory block in the sequential review mode of the panoramic scene frame, and the output - to the output of the "network" of the server, and the number of "rectangular" frames m, corresponding to one current "ring" frame, satisfies the relation (1), and according to the invention, the electric image capturing unit (BEVI) is included in the video card composition that programmatically embeds (inserts) a “ring” frame of a television camera into a “rectangular” raster of a computer monitor, and in the panoramic scene observation mode, the BEVI input is completely connected to the output of the RAM block per frame, and in BEVI course - to enter "Network" server.
Сопоставительный анализ с прототипом [1] показывает, что заявляемое устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения [отличается введением в состав платы видео, устанавливаемой на материнской плате сервера, нового блока БЭВИ, который предназначен для осуществления вставки «кольцевого» кадра телевизионной камеры в «прямоугольный» растр компьютерного монитора путем реализации этой функции при помощи алгоритмов, закладываемых в оригинальную компьютерную программу.Comparative analysis with the prototype [1] shows that the inventive device of a computer system for panoramic television surveillance [differs in the introduction of the video board installed on the server motherboard, a new BEVI unit, which is designed to insert a "ring" frame of a television camera into a "rectangular" raster of a computer monitor by implementing this function using algorithms embedded in the original computer program.
Совокупность известных и новых признаков для заявляемого устройства не известна из уровня техники, следовательно, предлагаемое техническое решение отвечает критерию новизны. По достигаемому техническому результату, а именно: предоставлению дополнительной возможности наблюдения панорамного сюжета полностью, - предлагаемое техническое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.The combination of known and new features for the claimed device is not known from the prior art, therefore, the proposed technical solution meets the criterion of novelty. According to the achieved technical result, namely: providing an additional opportunity to observe the panoramic plot in full, the proposed technical solution meets the criterion of the presence of an inventive step.
Необходимо признать, что телевизионная камера прототипа [1] имеет существенный недостаток. Он заключается в том, что разрешающая способность этой телевизионной камеры в пределах кадра является переменной величиной, которая изменяется в сторону уменьшения по направлению к внешней периферии «кольцевого» фотоприемника из-за увеличивающейся величины зазора между его светочувствительными элементами, имеющими одинаковый показатель по геометрической площади.It must be recognized that the television camera of the prototype [1] has a significant drawback. It lies in the fact that the resolution of this television camera within the frame is a variable that changes in the direction of decreasing towards the outer periphery of the "ring" photodetector due to the increasing size of the gap between its photosensitive elements having the same geometric area.
Однако этот недостаток можно преодолеть за счет выравнивания разрешающей способности изображения, формируемого этой телевизионной камерой, если воспользоваться известным изобретательским решением [3].However, this disadvantage can be overcome by equalizing the resolution of the image formed by this television camera, if you use the well-known inventive solution [3].
Для этого в состав телевизионной камеры должен быть введен блок формирования апертуры (БФА), информационный вход которого подключен которого подключен к шестому выходу блока «кольцевой» развертки, синхронизирующий вход БФА - к седьмому выходу блока «кольцевой» развертки, а выход БФА - к управляющему входу блока «кольцевой» развертки, при этом период управляющих импульсов Тr формируемых на выходе БФА определяется соотношением:For this, an aperture forming unit (BFA) should be introduced into the television camera, the information input of which is connected to the sixth output of the “ring” scan unit, the synchronizing input of the BFA - to the seventh output of the “ring” scan unit, and the output of the BFA - to the control the input of the “circular” sweep block, while the period of control pulses T r generated at the output of the BPA is determined by the ratio:
где Тp - период считывания элемента в «кольцевом» фотоприемнике;where T p is the reading period of the element in the "ring"photodetector;
nm - коэффициент, целое число, величина которого для текущей строки считывания в «кольцевом» фотоприемнике, равна отношению:n m is a coefficient, an integer whose value for the current read line in the "ring" photodetector is equal to the ratio:
где Δl - площадь светочувствительного элемента для первой строки считывания в «кольцевом» фотоприемнике;where Δ l 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,
а на мишени «кольцевого» фотоприемника площадь светочувствительных элементов и равная ей площадь экранированных элементов должны быть различны от строки к строке, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии до максимальной величины, не превышающей площадь элемента «кольцевого» регистра сдвига, при реализации в выходном видеосигнале сенсора одинаковой площади считывающей апертуры.and on the target of the “ring” photodetector, the area of the photosensitive elements and the equal area of the shielded elements should be different from line to line, increasing as they move to the outer periphery to a maximum value not exceeding the area of the element of the “ring” shift register when implemented in the output video signal sensor of the same area of the reading aperture.
На фиг. 1 приведена структурная схема заявляемого устройства компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения, совпадающая со структурной схемой устройства прототипа [1]; на фиг. 2 приведена схемотехническая организации «кольцевого» фотоприемника для телевизионной камеры прототипа [1]; на фиг. 3 показан фрагмент этого фотоприемника, иллюстрирующий подробности его конструкции; на фиг. 4 приведена схемотехническая организация «кольцевого» фотоприемника для телевизионной камеры, выполненной согласно патенту РФ [3]; на фиг. 5 - иллюстрация выполнения задачи по электрическому вписыванию изображения «кольцевого» кадра в «прямоугольный» растр компьютерного монитора; на фиг. 6 - иллюстрация выполнения задачи по конвертированию одного «кольцевого» кадра в шесть «прямоугольных» кадров; на фиг. 7, по данным [4], представлена фотография изображения, полученного при помощи отечественного панорамного зеркально-линзового объектива; на фиг. 8, по данным [2, с. 19], представлена структурная схема БПЗН с организацией «плавающая диффузионная область; на фиг. 9 изображена эпюра возможного сигнала управления для БПЗН в «кольцевом» фотоприемнике (см. фиг. 4), выполненном согласно патенту РФ [3].In FIG. 1 shows a structural diagram of the inventive device of a computer system for panoramic television surveillance, coinciding with the structural diagram of the device of the prototype [1]; in FIG. 2 shows the circuit organization of the "ring" photodetector for a television camera of the prototype [1]; in FIG. 3 shows a fragment of this photodetector, illustrating the details of its design; in FIG. 4 shows the circuit organization of the “ring” photodetector for a television camera made according to the patent of the Russian Federation [3]; in FIG. 5 is an illustration of the task of electrically fitting an image of a “ring” frame into a “rectangular” raster of a computer monitor; in FIG. 6 - illustration of the task of converting one "ring" frame into six "rectangular" frames; in FIG. 7, according to [4], a photograph of an image obtained using a domestic panoramic mirror-lens lens is presented; in FIG. 8, according to [2, p. 19], a block diagram of the BPS with the organization “floating diffusion region; in FIG. Figure 9 shows a plot of a possible control signal for an overvoltage detector in a "ring" photodetector (see Fig. 4), made according to the RF patent [3].
Заявляемое устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения, см. фиг. 1, 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 телевизионная камера 1 содержит последовательно расположенные и оптически связанные панорамный объектив 1-1 и «кольцевой» фотоприемник 1-2; блок 1-3 «кольцевой» развертки видеосигнала, а также соединенные последовательно сигнальный процессор 1-4 и АЦП 1-5, выход которого является выходом телевизионной камеры 1; «кольцевой» фотоприемник 1-2 для этой телевизионной камеры имеет форму кругового кольца из кремния, (см. фиг. 2…3), у которого линейки светочувствительных и линейки экранированных от света элементов мишени 1-2-1, имеющих одинаковую площадь, расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии и расположенному там «кольцевому» регистру сдвига 1-2-2, оканчивающемуся БПЗН 1-2-3, а число элементов в каждой «кольцевой» строке мишени 1-2-1 равно числу элементов в «кольцевом» регистре сдвига 1-2-2.The inventive device of a computer system for panoramic television surveillance, see Fig. 1, comprises a
На материнской плате сервера 2 установлена плата видео, выполняющая программным путем следующие операции:A video card is installed on the server 2 motherboard, which performs the following operations programmatically:
- запись «кольцевого» видеосигнала в оперативную память сервера в автоматическом режиме;- Recording a “ring” video signal in the server’s RAM in automatic mode;
- электрическое вписывание изображения «кольцевого» кадра из оперативной памяти в «прямоугольный» растр компьютерного монитора в режиме 1 работы программы;- electric inscription of the image of the "ring" frame from the RAM into the "rectangular" raster of the computer monitor in
- считывание «кольцевого» кадра из оперативной памяти при помощи m «прямоугольных» кадров, число которых удовлетворяет соотношению (1) в режиме 2 этой программы.- reading the "ring" frame from the RAM using m "rectangular" frames, the number of which satisfies relation (1) in mode 2 of this program.
Следует отметить, что в компьютерной программе применительно к операции по реализации электрического вписывания «кольцевого» кадра в «прямоугольный» растр монитора должно быть реализовано соблюдение последовательности передачи телевизионных строк.It should be noted that in a computer program with respect to the operation for the implementation of the electrical inscription of the "ring" frame in the "rectangular" raster of the monitor, the observance of the sequence of transmission of television lines should be implemented.
При условии размещения вписываемого кадра в центральной части экрана монитора выполнение этой задачи представлено на фиг. 5.Given the placement of the inscribed frame in the central part of the monitor screen, this task is shown in FIG. 5.
Продемонстрируем заложенный в эту программы алгоритм, используя растровое положение точечных изображений от двух элементов (пикселов) «А» и «В» для «кольцевого» фотоприемника 1-2.We will demonstrate the algorithm embedded in this program using the raster position of the point images from two elements (pixels) “A” and “B” for the “ring” photodetector 1-2.
Пусть, как показано на фиг. 2 пиксел «А» считывается первым в первой «кольцевой» строке сенсора, а пиксел «В» - точно посередине этой строки.Let, as shown in FIG. 2 pixel “A” is read first in the first “ring” line of the sensor, and pixel “B” is exactly in the middle of this line.
Тогда в «прямоугольном» растре компьютерного монитора (см. фиг. 5) изображение от пиксела «А» будет занимать положение центрального элемента его первой строки, а изображение от пиксела «В» - положение центрального элемента его последней строки.Then, in the "rectangular" raster of the computer monitor (see Fig. 5), the image from the pixel "A" will occupy the position of the central element of its first row, and the image from the pixel "B" will occupy the position of the central element of its last row.
Для выравнивания разрешающей способности телевизионной камеры в ее состав должен быть введен блок формирования апертуры (БФА) 1-6 (на фиг. 1 этот блок отмечен заливкой серым цветом), а на мишени 1-2-1 «кольцевого» фотоприемника площадь светочувствительных элементов и равная ей площадь экранированных элементов от строки к строке должны быть различны, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии до максимальной величины, не превышающей площадь элемента «кольцевого» регистра сдвига 1-2-2, как показано на фиг. 4.In order to equalize the resolution of a television camera, an aperture forming unit (BFA) 1-6 should be introduced into its composition (in Fig. 1 this block is marked with a gray fill), and on the target 1-2-1 of the “ring” photodetector, the area of photosensitive elements and the equal area of the shielded elements from row to row should be different, increasing as they move to the outer periphery to a maximum value not exceeding the area of the “circular” shift register element 1-2-2, as shown in FIG. four.
Панорамный объектив 1-1 телевизионной камеры, как и в прототипе, предназначен для формирования оптического изображения кругового обзора (кольцевого изображения). В качестве технического решения для панорамного объектива 1-1, совпадающим с аналогичным решением для прототипа, может быть предложен панорамный зеркально-линзовый объектив, конструкция которого запатентована в России отечественными специалистами [4].The panoramic lens 1-1 of the television camera, as in the prototype, is designed to form an optical image of a circular view (ring image). As a technical solution for a panoramic lens 1-1, which coincides with a similar solution for the prototype, a panoramic mirror-lens lens can be proposed, the design of which is patented in Russia by domestic specialists [4].
Угловое поле в пространстве предметов для этого объектива составляет 360 градусов по азимуту и может достигать (75-80) градусов по углу места. Наличие пассивной (неинформативной) области в центре оптического кадра панорамного объектива, см. фиг. 7, подтверждает целесообразность выбора формы фотоприемника 1-2, как и в прототипе, в пользу кругового кольца.The angular field in the space of objects for this lens is 360 degrees in azimuth and can reach (75-80) degrees in elevation. The presence of a passive (non-informative) region in the center of the optical frame of the panoramic lens, see FIG. 7, confirms the feasibility of choosing the shape of the photodetector 1-2, as in the prototype, in favor of a circular ring.
Блок 1-3 «кольцевой» развертки видеосигнала, сигнальный процессор 1-4 и АЦП 1-5 выполнены с использованием комплекта специализированных микросхем высокого уровня интеграции и ничем не отличаются от блоков такого же наименования у прототипа.Block 1-3 "ring" scan of the video signal, the signal processor 1-4 and the ADC 1-5 are made using a set of specialized microcircuits with a high level of integration and are no different from the blocks of the same name in the prototype.
Для заявляемого «кольцевого» фотоприемника 1-2 электроды переноса на мишени 1-2-1 и в «кольцевом» регистре сдвига 1-2-2 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.For the inventive "ring" photodetector 1-2 transfer electrodes on the targets 1-2-1 and in the "ring" shift register 1-2-2 can be made with a geometric shape not in the form of a rectangle, but in the form of a part of a circular ring. Undoubtedly, this will provide certain advantages in the manufacture of the “ring” photodetector using CCD technology.
Следует отметить, что при использовании компьютерной системы панорамного наблюдения в охранных целях, где вполне приемлемо черно-белое изображение сцены, разумно кристалл «кольцевого» фотоприемника 1-2 телевизионной камеры выполнить не основе кремния, а на основе полупроводника из арсенида галлия. Тогда физически реально достигнуть красной границы спектральной характеристики 1,7 мкм и даже 2,2 мкм, не применяя принудительное охлаждение кристалла фотоприемника [5, с. 113], а в результате получить существенный выигрыш в чувствительности телевизионной камеры, а, следовательно, и компьютерной системы в целом.It should be noted that when using a computer-based panoramic surveillance system for security purposes, where a black and white image of a scene is quite acceptable, it is reasonable to make a “ring” photodetector of a 1-2 television camera not based on silicon, but based on a gallium arsenide semiconductor. Then it is physically realistic to achieve the red boundary of the spectral characteristic of 1.7 μm and even 2.2 μm without using forced cooling of the photodetector crystal [5, p. 113], and as a result get a significant gain in the sensitivity of the television camera, and, consequently, the computer system as a whole.
На фиг. 8 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 1-2-2; Uвыхз - напряжение на выходном затворе; Двых, Дс6р - выходной и сбрасывающие диоды соответственно.In FIG. Figure 8 shows a possible block diagram of the CCD of a "ring" photodetector with the organization "floating diffusion region", which completely coincides with the scheme currently used in CCD arrays to implement a "rectangular" scan of a 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 1-2-2; U out - voltage at the output gate; D O, D s6r - 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 Дс6р.Before reading the information charge of the next element (pixel) in the process of converting it to the voltage of the video signal, the information charge of the previous element must be dumped into the erasing diode D s6p .
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) 1-6 предназначен для управления считывающей апертурой в «кольцевом» фотоприемнике 1-2 (см. фиг. 4), выполненном согласно патенту РФ [3], при поэлементном съеме напряжения видеосигнала в БПЗН 1-2-3.The aperture forming unit (BFA) 1-6 is designed to control the reading aperture in the "ring" photodetector 1-2 (see Fig. 4), made according to the patent of the Russian Federation [3], with an element-by-element video signal voltage sensing in BPZN 1-2-3 .
В результате для всех строк фотоприемника обеспечивается одинаковая по полю площадь считывающей апертуры при различной от строки к строке площади электродов светочувствительных элементов сенсора.As a result, for all the lines of the photodetector, the area of the reading aperture is the same across the field, with the area of the electrodes of the photosensitive elements of the sensor varying from line to line.
Эпюра выходного сигнала Tr, вырабатываемая на выходе БФА 1-6, представлена на фиг. 9. Предполагается, что фотоприемник 1-2 содержит n «кольцевых» строк. На этой диаграмме первая строка обозначена как Tcl, а последняя строка - как Tcn.The plot of the output signal T r generated at the output of BFA 1-6 is shown in FIG. 9. It is assumed that the photodetector 1-2 contains n "ring" lines. In this diagram, the first row is denoted by T cl , and the last row is denoted by 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 Trl, а период управляющих импульсов для последней «кольцевой» строки - Tr n. Период Trl является самым малым и равен периоду считывания элемента Tp, а период считывания Тr n - самым большим, который равен nTr.The period of control pulses for the first “ring” line is indicated by T rl , and the period of control pulses for the last “ring” line is indicated by T rn . The period T rl 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 is equal to nT r .
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». Поэтому это зарядовое сложение не может быть дополнительным источником шумов для видеосигнала на выходе телевизионной камеры.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. Therefore, this charge addition cannot be an additional source of noise for the video signal at the output of the television camera.
БФА 1-6 на практике может быть реализован с использованием классического набора технических средств (логических элементов) цифровой электроники. Очевидно, что БФА 1-6 может быть выполнен в составе блока 1-3 «кольцевой» развертки видеосигнала телевизионной камеры.BFA 1-6 in practice can be implemented using the classic set of technical means (logical elements) of digital electronics. It is obvious that BFA 1-6 can be performed as part of the block 1-3 "circular" scan video signal of a television camera.
Заявляемое устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения (см. фиг. 1…9) - работает следующим образом.The inventive device of a computer system for panoramic television surveillance (see Fig. 1 ... 9) - works as follows.
Как и в прототипе [1], предполагается, что телевизионная камера 1 установлена в фиксированное положение, например при помощи фотоштатива (на фиг. 1 он не показан).As in the prototype [1], it is assumed that the
Фотоприемник 1-2 телевизионной камеры (см. фиг. 2…3) реализует «кольцевую» развертку зарядового изображения на мишени 1-2-1 с последующим поэлементным считыванием зарядовых пакетов в «кольцевом» регистре сдвига 1-2-2 и формированием на выходе БПЗН 1-2-3 напряжения видеосигнала в аналоговой форме.A photodetector 1-2 of a television camera (see Fig. 2 ... 3) implements a "ring" scan of the charge image on the target 1-2-1, followed by element-by-element reading of the charge packets in the "ring" shift register 1-2-2 and forming at the output BPZN 1-2-3 voltage of the video signal in analog form.
При этом в интервале прямого хода по кадру происходит процесс накопления зарядов в светочувствительных пикселах мишени 1-2-1 пропорционально освещенности панорамного сюжета.Moreover, in the interval of the forward course of the frame, the process of accumulation of charges in the photosensitive pixels of the target 1-2-1 is proportional to the illumination of the panoramic plot.
В течение кратковременного промежутка последующего интервала обратного хода кадровой развертки открывается фотозатвор, и заряды всех «кольцевых» строк, участвовавших в накоплении, переносятся (за один шаг поворота) в экранированные от света пикселы, расположенные на той же области 1-2-1.During a short period of the subsequent interval of the reverse rotation of the frame scan, a photo shutter opens, and the charges of all the "ring" lines involved in the accumulation are transferred (in one rotation step) to the screened from light pixels located in the same region 1-2-1.
Затем фотозатвор закрывается и в новом кадровом цикле на мишени выполняется накопление другой зарядовой «картины», а накопленные в предыдущем кадре зарядовые пакеты в радиальных направлениях переносятся на периферию кристалла фотоприемника, загружая в интервале обратного хода строчной развертки новыми зарядами «кольцевой» регистр 1-2-2.Then the photo shutter closes and, in a new personnel cycle, another charge “picture” is accumulated on the target, and the charge packets accumulated in the previous frame are transferred in radial directions to the periphery of the photodetector crystal, loading the “ring” register 1-2 in the reverse scan interval -2.
Блок формирования апертуры (БФА) 1-6 управляет работой «кольцевого» фотоприемника, представленного на фиг. 4, по входу «Импульсы сброса» для БПЗН 1-2-3 (см. фиг. 8).The aperture forming unit (BFA) 1-6 controls the operation of the “ring” photodetector shown in FIG. 4, at the input "Reset pulses" for BPSN 1-2-3 (see Fig. 8).
В результате этого управления для всех строк данного фотоприемника обеспечивается одинаковая по полю площадь считывающей апертуры, что гарантирует одинаковую чувствительность для всех элементов (пикселов) мишени, а также эквивалентно реализации одних и тех же пространственных зазоров между соседними пикселами мишени.As a result of this control, the reading aperture area is the same across the field for all lines of this photodetector, which guarantees the same sensitivity for all elements (pixels) of the target, and is also equivalent to the realization of the same spatial gaps between adjacent pixels of the target.
Напряжение аналогового видеосигнала этого «кольцевого» фотоприемника формируется на выходе БПЗН 1-2-3 (см. клемму «Точка съема видеосигнала», показанную на фиг. 8). Очевидно, что таким образом обеспечивается выравнивание разрешающей способности «кольцевого» изображения по всей площади мишени сенсора.The voltage of the analog video signal of this “ring” photodetector is formed at the output of the BPZN 1-2-3 (see the terminal “Video signal pick-up point” shown in Fig. 8). Obviously, this ensures alignment of the resolution of the “ring” image over the entire area of the sensor target.
Затем, как и в прототипе, сформированный аналоговый видеосигнал преобразуется при помощи сигнального процессора 1-4 и АЦП 1-5 в цифровой телевизионный сигнал (ЦТС) «кольцевого» кадра на выходе телевизионной камеры.Then, as in the prototype, the generated analog video signal is converted using the signal processor 1-4 and ADC 1-5 into a digital television signal (DTS) of the "ring" frame at the output of the television camera.
Далее ЦТС по интерфейсу (например, USB 2,0) передается на сервер 2 компьютерной системы, где выполняется запись видеоинформации в его оперативную память на кадр.Further, the DSP via the interface (for example, USB 2.0) is transmitted to the server 2 of the computer system, where the video information is recorded in its main memory per frame.
Очевидно, что, если «кольцевой» фотоприемник 1-2 телевизионной камеры выполнен в соответствии с фиг. 4, а в состав камеры введен БФА 1-6, то в записи «кольцевого» кадра будет сохраняться реализованное выравнивание разрешающей способности изображения.Obviously, if the “ring” photodetector 1-2 of the television camera is made in accordance with FIG. 4, and BFA 1-6 was introduced into the camera, then the implemented alignment of the image resolution will be saved in the “ring” frame record.
При установке оператором персонального компьютера 3 режима 1 работы компьютерной программы на экране монитора будет наблюдаться изображение панорамного сюжета полностью.When the operator sets the personal computer 3
Это позволяет оператору оперативно оценить ситуацию и выбрать в режиме 2 работы компьютерной программы необходимый фрагмент (участок) панорамного изображения.This allows the operator to quickly assess the situation and select the necessary fragment (section) of the panoramic image in mode 2 of the computer program.
Предположим, что, как и в прототипе [1], горизонтальный угол поля зрения (
Как и в прототипе, в сервере 2 при помощи элемента БПКП, реализующего возложенные на него функции программным путем, осуществляется операция считывания видеосигнала, а в результате - конвертирование «кольцевого» кадра в обычные «прямоугольные» кадры и возможность предоставления этой информации на выходе «сеть» сервера 2.As in the prototype, in server 2, using the BKPP element that implements the functions assigned to it programmatically, the video signal is read, and as a result, the “ring” frame is converted to ordinary “rectangular” frames and the ability to provide this information at the “network” output "Server 2.
В результате цифровой видеосигнал записи для каждого «кольцевого» кадра изображения преобразуется в m «прямоугольных» кадров, которые могут быть предложены в виде выбранной последовательности всем операторам персональных компьютеров 3 локальной вычислительной сети. В нашем примере эта последовательность содержит 6 различных изображений, а оператор каждого персонального ноутбука 3 может осуществить селекцию предлагаемого сервером 2 изображения и его вывод на экран дисплея.As a result, the digital video recording signal for each "ring" image frame is converted into m "rectangular" frames, which can be offered as a selected sequence to all operators of personal computers 3 of the local computer network. In our example, this sequence contains 6 different images, and the operator of each personal laptop 3 can select the image proposed by the server 2 and display it on the display screen.
Очевидно, что в частном случае (для «кольцевого» фотоприемника с управляемой апертурой) в предлагаемых операторам «прямоугольных» кадрах будет поддержано реализованное в «кольцевых» кадрах телевизионной камеры выравнивание разрешающей способности изображения.Obviously, in the particular case (for a “ring” photodetector with a controlled aperture), the “rectangular” frames offered to operators will support the alignment of the image resolution implemented in the “ring” frames of a television camera.
В настоящее время все элементы структурной схемы устройства компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью.Currently, all the elements of the structural diagram of the device of a computer system for panoramic television surveillance mastered or can be mastered by domestic industry.
Поэтому следует считать предполагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.Therefore, the alleged invention should be considered as meeting the requirement for industrial applicability.
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 // Б.И. - 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 // B.I. - 2015. - No. 10.
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 №2611421. МПК H04N 5/225. Телевизионная камера и ее «кольцевой» фотоприемник для компьютерной системы панорамного наблюдения. / В.М. Смелков // Б.И. - 2017. - №6.3. RF patent No. 2611421. IPC H04N 5/225. A television camera and its "ring" photodetector for a computer system for panoramic observation. / V.M. Smelkov // B.I. - 2017. - No. 6.
4. Патент РФ №2185645. МПК G02B 13/06, G02B 17/08. Панорамный зеркально-линзовый объектив. / А.В. Куртов, В.А. Соломатин // Б.И. - 2002. - №20.4. 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.
5. Цыцулин А.К. Телевидение и космос: Учебное пособие. / Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2003.5. Tsytsulin A.K. Television and Space: A Study Guide. / Publishing house SPbGETU "LETI", 2003.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017138508A RU2665695C1 (en) | 2017-11-03 | 2017-11-03 | Computer system device for panoramic television surveillance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017138508A RU2665695C1 (en) | 2017-11-03 | 2017-11-03 | Computer system device for panoramic television surveillance |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2665695C1 true RU2665695C1 (en) | 2018-09-04 |
Family
ID=63459886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017138508A RU2665695C1 (en) | 2017-11-03 | 2017-11-03 | Computer system device for panoramic television surveillance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2665695C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2706011C1 (en) * | 2019-02-25 | 2019-11-13 | Вячеслав Михайлович Смелков | Panoramic television surveillance computer system device |
| RU2720581C1 (en) * | 2019-07-19 | 2020-05-12 | Вячеслав Михайлович Смелков | Panoramic television surveillance computer system device |
| RU2721381C1 (en) * | 2019-08-12 | 2020-05-19 | Вячеслав Михайлович Смелков | High-resolution panorama television surveillance computer system device |
| RU2791924C1 (en) * | 2019-06-25 | 2023-03-14 | Бейдзин Сяоми Мобайл Софтвэр Ко., Лтд. | Method and device for omnidirectional media playback and machine-readable medium |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4752828A (en) * | 1983-05-11 | 1988-06-21 | Thomson Csf | Method for producing a geometrical transformation on a video image and devices for carrying out said method |
| US5028970A (en) * | 1987-10-14 | 1991-07-02 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Image sensor |
| US5442396A (en) * | 1993-08-26 | 1995-08-15 | Nec Corporation | Solid-state image pickup device wherein plural power feeding wires serve as a light-shield film |
| US5614740A (en) * | 1991-05-10 | 1997-03-25 | Q-Dot, Inc. | High-speed peristaltic CCD imager with GaAs fet output |
| US6563101B1 (en) * | 2000-01-19 | 2003-05-13 | Barclay J. Tullis | Non-rectilinear sensor arrays for tracking an image |
| US20040105005A1 (en) * | 2002-11-14 | 2004-06-03 | Hitachi, Ltd. | Networked camera system and a monitoring method thereof |
| WO2007019514A2 (en) * | 2005-08-08 | 2007-02-15 | Polar Industries, Inc. | Network panoramic camera system |
| RU2545519C1 (en) * | 2014-06-09 | 2015-04-10 | Вячеслав Михайлович Смелков | Apparatus for computer-based panoramic television surveillance system and photodetector setup therefor |
-
2017
- 2017-11-03 RU RU2017138508A patent/RU2665695C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4752828A (en) * | 1983-05-11 | 1988-06-21 | Thomson Csf | Method for producing a geometrical transformation on a video image and devices for carrying out said method |
| US5028970A (en) * | 1987-10-14 | 1991-07-02 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Image sensor |
| US5614740A (en) * | 1991-05-10 | 1997-03-25 | Q-Dot, Inc. | High-speed peristaltic CCD imager with GaAs fet output |
| US5442396A (en) * | 1993-08-26 | 1995-08-15 | Nec Corporation | Solid-state image pickup device wherein plural power feeding wires serve as a light-shield film |
| US6563101B1 (en) * | 2000-01-19 | 2003-05-13 | Barclay J. Tullis | Non-rectilinear sensor arrays for tracking an image |
| US20040105005A1 (en) * | 2002-11-14 | 2004-06-03 | Hitachi, Ltd. | Networked camera system and a monitoring method thereof |
| WO2007019514A2 (en) * | 2005-08-08 | 2007-02-15 | Polar Industries, Inc. | Network panoramic camera 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 (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2706011C1 (en) * | 2019-02-25 | 2019-11-13 | Вячеслав Михайлович Смелков | Panoramic television surveillance computer system device |
| RU2791924C1 (en) * | 2019-06-25 | 2023-03-14 | Бейдзин Сяоми Мобайл Софтвэр Ко., Лтд. | Method and device for omnidirectional media playback and machine-readable medium |
| RU2720581C1 (en) * | 2019-07-19 | 2020-05-12 | Вячеслав Михайлович Смелков | Panoramic television surveillance computer system device |
| RU2721381C1 (en) * | 2019-08-12 | 2020-05-19 | Вячеслав Михайлович Смелков | High-resolution panorama 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 | |
| RU2665695C1 (en) | Computer system device for panoramic television surveillance | |
| RU2625163C1 (en) | Television camera and its "ring" photodetector for computer system of panoramic surveillance | |
| RU2723645C1 (en) | High-resolution panorama television surveillance computer system device | |
| RU2706011C1 (en) | Panoramic television surveillance computer system device | |
| RU2633758C1 (en) | Hypersensitive television camera for panoramic computer vision system | |
| RU2640755C1 (en) | Computer system device for television circular review of internal surface of large diameter pipes and pipelines | |
| RU2631830C1 (en) | Computer system of panoramic television observation | |
| RU2640756C1 (en) | Computer system device for television circular review of internal surface of large diameter pipes and pipelines | |
| RU2611424C1 (en) | Method of forming videosignal in "ring" photodetector for computer system of panoramic television surveillance | |
| RU2579002C1 (en) | Computer system device for panoramic scanning of monochromatic image | |
| RU2710779C1 (en) | Device for "circular" photodetector of color image for panoramic television-computer surveillance | |
| RU2641287C1 (en) | Television camera of colour image for panoramic computer scanning | |
| RU2592831C1 (en) | Photodetector device for panoramic television-computer surveillance | |
| RU2708630C1 (en) | Panoramic television surveillance computer system device | |
| RU2641284C1 (en) | Television camera of colour image for panoramic computer observation | |
| RU2675244C1 (en) | Ring photo-receiver of color image for panoramic television-computer monitoring | |
| RU2615142C1 (en) | Method of forming videosignal in "ring" photodetector for computer system of panoramic television surveillance | |
| RU2675245C1 (en) | Device of annular photodetector for panoramic television-computer scanning of color image | |
| RU2625164C1 (en) | Computer system device for panoramic television observation | |
| RU2530879C1 (en) | Device for panoramic television surveillance "day-night" | |
| RU2611426C1 (en) | Videosignal sensor of primary colours for panoramic television surveillance of colour images | |
| RU2631828C1 (en) | Computer system of panoramic television observation |