RU2362275C1 - Television camera for suveillance in conditions of complex illumination and/or complex brightness of objects - Google Patents

Television camera for suveillance in conditions of complex illumination and/or complex brightness of objects Download PDF

Info

Publication number
RU2362275C1
RU2362275C1 RU2007143432/09A RU2007143432A RU2362275C1 RU 2362275 C1 RU2362275 C1 RU 2362275C1 RU 2007143432/09 A RU2007143432/09 A RU 2007143432/09A RU 2007143432 A RU2007143432 A RU 2007143432A RU 2362275 C1 RU2362275 C1 RU 2362275C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
switch
mixer
divider
Prior art date
Application number
RU2007143432/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Михайлович Смелков (RU)
Вячеслав Михайлович Смелков
Original Assignee
Вячеслав Михайлович Смелков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вячеслав Михайлович Смелков filed Critical Вячеслав Михайлович Смелков
Priority to RU2007143432/09A priority Critical patent/RU2362275C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2362275C1 publication Critical patent/RU2362275C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Studio Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electronic engineering.
SUBSTANCE: invention relates to television cameras which work in conditions of complex illumination and/or complex brightness of objects, when in the field of vision there can be strong and weakly illuminated objects and/or objects with sharp difference in brightness at the same time. The technical outcome of the invention is achieved due to that, the television camera includes a frame delay unit, second comparator, OR element and an AND element.
EFFECT: wider dynamic range for tone gradation of the image created by the television camera, independent of spatial distribution in the field of vision of objects with sharp difference of illumination or brightness.
2 cl, 5 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к телекамерам, работающим в условиях сложной освещенности и/или сложной яркости объектов, когда в поле зрения камеры могут находиться одновременно сильно и слабо освещенные объекты и/или объекты с резким отличием по яркости.The invention relates to cameras operating in conditions of complex illumination and / or complex brightness of objects, when in the field of view of the camera there may be simultaneously highly and dimly lit objects and / or objects with a sharp difference in brightness.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать телекамеру [1], содержащую последовательно расположенные и оптически связанные объектив и светоделитель, первый выход которого оптически связан с фотомишенью первого датчика телевизионного сигнала, а второй выход светоделителя - с фотомишенью второго датчика телевизионного сигнала, причем геометрические размеры фотомишеней первого и второго датчиков одинаковы, а проекции оптического кадра объектива на фотомишенях совпадают, а также последовательно соединенные селектор синхроимпульсов и формирователь сигнала «окошко», коммутатор-смеситель, последовательно соединенные пиковый детектор и компаратор, опорный вход которого подключен к пороговому напряжению Uп, счетчик, коммутатор и RS-триггер, вход S которого подключен соответственно к входу «Сброс» пикового детектора и входу очистки счетчика, управляющий вход которого подключен к выходу компаратора, тактовый вход счетчика подключен к второму выходу селектора синхроимпульсов, а выход разрядов счетчика - к информационному входу коммутатора сигналов 11, управляющий вход которого подключен к прямому выходу RS-триггера и соединен с первым управляющим входом первого датчика, второй управляющий вход которого подключен к выходу коммутатора, выход «Синхро» первого датчика подключен к входу «синхро» второго датчика, а выход «видео» первого датчики - к входу селектора синхроимпульсов, к первому информационному входу коммутатора-смесителя и к информационному входу пикового детектора, вход «Строб» которого подключен к выходу формирователя сигнала «окошко» и соединен с управляющим входом коммутатора-смесителя, второй информационный вход которого подключен к выходу «видео» второго датчика, а выход коммутатора-смесителя является выходом «видео» телевизионной камеры, при этом вход S RS-триггера является входом «Пуск» телекамеры, а вход R RS-триггера - входом «Стоп» телекамеры.The closest in technical essence to the claimed invention should be considered a camera [1], containing sequentially located and optically coupled lens and a beam splitter, the first output of which is optically connected with the photo target of the first sensor of the television signal, and the second output of the beam splitter - with the photo target of the second sensor of the television signal, the geometric dimensions of the photographic targets of the first and second sensors are the same, and the projections of the optical frame of the lens on the photographic targets coincide, as well as sequentially with unity selector clock and driver "window" signal, the switch-mixer serially coupled peak detector and a comparator, the reference input of which is connected to a threshold voltage U n, the counter, the switch and the RS-flip-flop, the input S of which is connected respectively to the input "reset" peak detector and counter cleaning input, the control input of which is connected to the output of the comparator, the clock input of the counter is connected to the second output of the clock selector, and the output of the bits of the counter is connected to the information input of the comm signal generator 11, the control input of which is connected to the direct output of the RS-trigger and connected to the first control input of the first sensor, the second control input of which is connected to the output of the switch, the Synchro output of the first sensor is connected to the synchro input of the second sensor, and the output is video ”of the first sensors - to the input of the clock selector, to the first information input of the mixer-mixer and to the information input of the peak detector, the“ Strobe ”input of which is connected to the output of the“ window ”signal conditioner and connected to the control the input of the switch-mixer, the second information input of which is connected to the “video” output of the second sensor, and the output of the switch-mixer is the “video” output of the television camera, while the input S of the RS-trigger is the “Start” input of the camera, and the input is RS RS -trigger - the entrance of the “Stop” camera.

При эксплуатации телекамеры прототипа возможны условия сложного освещения и/или сложной яркости наблюдаемых сюжетов и объектов. Примерами условий сложного освещения могут служить:When operating the prototype camera, conditions of complex lighting and / or complex brightness of the observed plots and objects are possible. Examples of complex lighting conditions include:

- наблюдение старта ракеты с ярким факелом от работающих двигателей;- observation of the launch of a rocket with a bright torch from running engines;

- наблюдение через окно или на фоне открытых дверей, когда нужно одновременно различать объекты на улице и в комнате;- observation through a window or against the background of open doors, when you need to simultaneously distinguish between objects on the street and in the room;

- наблюдение против рассеянного солнечного света;- observation against diffused sunlight;

- наблюдение на фоне бликов, фонарей освещения и прочее.- observation against the background of glare, lighting lamps and more.

Характерным примером условий сложной яркости для промышленного телевидения является наблюдение за зоной горячего проката в металлургии, а также контроль процессов дуговой или электронно-лучевой сварки в автоматическом или полуавтоматическом режиме.A typical example of complex brightness conditions for industrial television is the monitoring of the hot-rolled zone in metallurgy, as well as the control of arc or electron-beam welding processes in automatic or semi-automatic mode.

Телекамера прототипа обеспечивает расширение динамического диапазона градаций яркости изображений наблюдаемой сцены путем формирования комбинированного изображения, являющегося результатом синтеза видеосигналов, вырабатываемых первым и вторым датчиками. В расположенном по центру «окне» комбинированного изображения передаются видеосигналом первого датчика яркие и светлые объекты наблюдаемой сцены. В пределах оставшейся области комбинированного изображения (вне «окна») осуществляется передача темных и/или низко освещенных деталей сцены, выполняемая видеосигналом второго датчика.The prototype camera provides an extension of the dynamic range of gradations of brightness of the images of the observed scene by forming a combined image, which is the result of the synthesis of video signals generated by the first and second sensors. In the centrally located “window” of the combined image, bright and light objects of the observed scene are transmitted by the video signal of the first sensor. Within the remaining area of the combined image (outside the “window”), dark and / or low-lit scene details are transmitted by the video signal of the second sensor.

Недостаток прототипа - ограничение по пространственному размещению в поле зрения телекамеры объектов и деталей наблюдаемой сцены с резким отличием по освещенности или яркости.The disadvantage of the prototype is the restriction on the spatial placement in the field of view of the camera of objects and details of the observed scene with a sharp difference in illumination or brightness.

Задача изобретения - расширение динамического диапазона градаций яркости формируемого телекамерой изображения независимо от пространственного размещения в поле зрения объектов и деталей наблюдаемой сцены с резким отличием по освещенности или яркости.The objective of the invention is the expansion of the dynamic range of gradations of brightness generated by the camera image, regardless of the spatial placement in the field of view of objects and details of the observed scene with a sharp difference in illumination or brightness.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемую телекамеру, которая содержит объектив, последовательно соединенные датчик телевизионного сигнала, селектор синхроимпульсов, счетчик-делитель и коммутатор, а также RS-триггер, первый компаратор, опорный вход которого подключен к пороговому напряжению, и коммутатор-смеситель, причем первый управляющий вход датчика телевизионного сигнала соединен с управляющим входом коммутатора и подключен к прямому выходу RS-триггера, второй управляющий вход датчика телевизионного сигнала - к выходу коммутатора, информационный вход которого подключен к выходу счетчика-делителя, а выход «Видео» датчика телевизионного сигнала - к первому информационному входу коммутатора-смесителя, S-вход RS-триггера является входом «Пуск» телекамеры, R-вход RS-триггера - входом «Стоп» телекамеры, а выход коммутатора-смесителя - выходом «Видео» телекамеры, введены элемент «И» и последовательно соединенные блок задержки на кадр, состоящий из последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя (АЦП), оперативно-запоминающего устройства (ОЗУ) и цифроаналогового преобразователя (ЦАП), второй компаратор и элемент ИЛИ, при этом выход блока задержки на кадр подключен к второму информационному входу коммутатора-смесителя, первый управляющий вход коммутатора-смесителя подключен к выходу элемента И, первый и второй входы которого подключены соответственно к прямому выходу RS-триггера и выходу счетчика-делителя, второй управляющий вход коммутатора-смесителя подключен к выходу элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу первого компаратора, стробирующие входы первого и второго компараторов объединены и подключены к прямому выходу RS-триггера, тактовый вход которого подключен к выходу селектора синхроимпульсов, а информационный вход первого компаратора соединен с входом блока задержки на кадр и подключен к выходу датчика телевизионного сигнала, фотомишень которого оптически связана с оптическим кадром объектива.The problem is solved in that in the inventive camera, which contains a lens, a serially connected television signal sensor, a clock selector, a counter-divider and a switch, as well as an RS-trigger, the first comparator, the reference input of which is connected to a threshold voltage, and a switch-mixer moreover, the first control input of the television signal sensor is connected to the control input of the switch and connected to the direct output of the RS-flip-flop, the second control input of the television signal sensor is connected to the output of the com a mutator, the information input of which is connected to the output of the counter-divider, and the “Video” output of the television signal sensor is connected to the first information input of the mixer-mixer, the S-input of the RS-trigger is the input “Start” of the camera, the R-input of the RS-trigger is the input “Stop” the camera, and the output of the switch-mixer is the “Video” output of the camera, an “And” element is introduced and a delay unit per frame consisting of a series-connected analog-to-digital converter (ADC), random access memory (RAM), and numbers analog converter (DAC), the second comparator and the OR element, while the output of the delay unit per frame is connected to the second information input of the switch-mixer, the first control input of the switch-mixer is connected to the output of the And element, the first and second inputs of which are connected respectively to the direct output RS-trigger and the output of the counter-divider, the second control input of the switch-mixer is connected to the output of the OR element, the second input of which is connected to the output of the first comparator, the gate inputs of the first and second to The comparators are combined and connected to the direct output of the RS-flip-flop, the clock input of which is connected to the output of the clock selector, and the information input of the first comparator is connected to the input of the delay unit per frame and connected to the output of the television signal sensor, whose photo target is optically connected to the optical frame of the lens.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая телекамера отличается наличием новых блоков, в том числе: блока задержки на кадр, второго компаратора, элемента ИЛИ и элемента И, а также наличием новых связей между новым и остальными блоками.Comparative analysis with the prototype shows that the claimed camera is characterized by the presence of new units, including: a block delay unit, a second comparator, an OR element, and an element, as well as the presence of new connections between the new and other blocks.

Совокупность известных и новых признаков не известна из уровня техники, поэтому заявляемое решение отвечает требованию новизны.The combination of known and new features is not known from the prior art, therefore, the claimed solution meets the requirement of novelty.

В предлагаемом решении на выходе фотоприемника вырабатывается мультиплексный видеосигнал, смежные кадры в котором сформированы при двух различных длительностях накопления матрицы ПЗС, которые оптимальны или близки к оптимальным значениям соответственно для светлых и темных фрагментов сцены. Последующее демультиплексирование этого сигнала изображения обеспечивает синтез выходного видеосигнала телевизионной камеры с расширенным динамическим диапазоном передаваемых изображений независимо от пространственного размещения в поле зрения объектов и деталей наблюдаемой сцены с резким отличием по освещенности или яркости.In the proposed solution, a multiplex video signal is generated at the output of the photodetector, adjacent frames in which are generated at two different durations of CCD array accumulation, which are optimal or close to optimal values, respectively, for light and dark fragments of the scene. Subsequent demultiplexing of this image signal provides a synthesis of the output video signal of a television camera with an extended dynamic range of transmitted images, regardless of the spatial distribution in the field of view of objects and details of the observed scene with a sharp difference in illumination or brightness.

По техническому результату и методам его достижения заявляемое решение соответствует требованию о наличии изобретательского уровня.According to the technical result and methods for its achievement, the claimed solution meets the requirement of inventive step.

На фиг.1 изображена структурная схема заявляемой телекамеры, на фиг.2 приведен пример выполнения электрической схемы коммутатора, на фиг.3 представлена временная диаграмма, поясняющая работу телекамеры, на фиг.4 показан один из возможных вариантов выполнения электрической схемы коммутатора-смесителя; на фиг.5 представлена временная диаграмма, поясняющая работу счетчика-делителя.Figure 1 shows a structural diagram of the inventive camera, figure 2 shows an example of the electrical circuit of the switch, figure 3 presents a timing diagram explaining the operation of the camera, figure 4 shows one possible embodiment of the electrical circuit of the switch-mixer; figure 5 presents a timing chart explaining the operation of the counter-divider.

Заявляемая телекамера (см. фиг.1) содержит последовательно расположенные и оптически связанные объектив 1 и фотомишень датчика 2 телевизионного сигнала, а также RS-триггер 3, селектор синхроимпульсов 4, счетчик-делитель 5, коммутатор 6, первый компаратор 7, блок 8 задержки на кадр, состоящий из последовательно соединенных АЦП 8-1, ОЗУ 8-2 и ЦАП 8-3, второй компаратор 9, элемент ИЛИ 10, элемент И 11 и коммутатор-смеситель 12, причем выход «Видео» датчика 2 подключен к входу селектора 4 синхроимпульсов, выход которого подключен к тактовому входу RS-триггера 3 и соответственно к входу последовательно соединенных счетчика-делителя 5 и коммутатора 6, управляющий вход которого подключен к прямому выходу RS-триггера 3 и соединен соответственно с первым управляющим входом датчика 2 и со стробирующими входами компараторов 7 и 9, опорные входы которых подключены к пороговому напряжению Uп, информационный вход компаратора 7, соединенный с входом блока 8 задержки на кадр и соответственно с первым информационным входом коммутатора-смесителя 10, подключен к выходу «Видео» датчика 2, второй управляющий вход которого подключен к выходу коммутатора 6, при этом второй информационный вход коммутатора-смесителя 10 подключен к выходу блока 8 задержки на кадр, первый управляющий вход коммутатора-смесителя 12 - к выходу элемента И 11, первый и второй входы которого подключены соответственно к прямому выходу RS-триггера 3 и выходу счетчика-делителя 5, второй управляющий вход коммутатора-смесителя 10 - к выходу элемента ИЛИ 10, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам компараторов 9 и 7, вход «S» RS-триггера 3 является входом «Пуск», вход «R» RS-триггера 3-входом «Стоп», а выход коммутатора-смесителя 12 - выходом «Видео» телекамеры.The inventive camera (see Fig. 1) contains sequentially located and optically coupled lens 1 and a photo target of a television signal sensor 2, as well as an RS trigger 3, a clock selector 4, a counter divider 5, a switch 6, a first comparator 7, a delay unit 8 per frame, consisting of a series-connected ADC 8-1, RAM 8-2 and DAC 8-3, a second comparator 9, element OR 10, element 11 and switch-mixer 12, and the video output of sensor 2 is connected to the input of the selector 4 clock pulses, the output of which is connected to the clock input of the RS-trigger 3 and ootvetstvenno to the input series connected counter-divider 5 and the switch 6, the control input of which is connected to the direct output RS-flip-flop 3, and is connected to a first control input of the transmitter 2 and with strobe inputs of comparators 7 and 9, the reference inputs are connected to the threshold voltage U n, an information input of the comparator 7 is connected with an input unit 8 and the frame delay, respectively, with the first information input of the mixer switch 10, connected to the output "Video" sensor 2, a second control input cat it is connected to the output of the switch 6, while the second information input of the switch-mixer 10 is connected to the output of the delay unit 8 per frame, the first control input of the switch-mixer 12 is connected to the output of the element And 11, the first and second inputs of which are connected respectively to the direct output RS -trigger 3 and the output of the counter-divider 5, the second control input of the switch-mixer 10 - to the output of the OR element 10, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the comparators 9 and 7, the input "S" of the RS-trigger 3 is the input "Start ", Input" R "RS -trigger 3-input "Stop", and the output of the switch-mixer 12 - the output of the "Video" camera.

В качестве датчика 2 может быть использована предлагаемая российской фирмой «ЭВС» (г.Санкт-Петербург) бескорпусная камера VSI-746 [2], которая выполнена на основе матрицы ПЗС с числом элементов 582×752 и размером мишени по диагонали Ѕ дюйма.As sensor 2, the open-frame camera VSI-746 [2], proposed by the Russian company “EVS” (St. Petersburg), can be used, which is made on the basis of a CCD matrix with 582 × 752 elements and a размером inch diagonal target size.

Особенностью датчика 2 в заявляемом решении является наличие первого и второго управляющих входов.A feature of the sensor 2 in the claimed solution is the presence of the first and second control inputs.

Для прибора VSI-746 первым управляющим входом является вывод 20 микросхемы CXD2463R. Если необходимо включить автоматическую регулировку времени накопления (АРВН), нужно подать на этот вывод логический «0», для переключения в режим ручного управления временем накопления - логическую «1» в уровнях ТТЛ.For the VSI-746, the first control input is pin 20 of the CXD2463R. If you need to enable automatic adjustment of accumulation time (ARVN), you need to send a logical "0" to this output, to switch to manual control of the accumulation time - logical "1" in the TTL levels.

Второй управляющий вход прибора VSI-746 образуют выводы 11, 12, 13 микросхемы CXD2463R. Для работы в режиме АРВН эти выводы должны «висеть в воздухе», т.к. на них с помощью высокоомных резистивных делителей поданы соответствующие потенциалы в диапазоне 1,3-3,5 В. Если необходимо переключение восьми значений фиксированных экспозиций в диапазоне от 10 мкс до 10 мс, то на них должны быть поданы кодовые комбинации из нулей («0») и единиц («1»), указанные в приведенной ниже табл.1.The second control input of the VSI-746 device is formed by the terminals 11, 12, 13 of the CXD2463R chip. To work in ARVN mode, these conclusions must be “hanging in the air”, because using high-resistance resistive dividers, they are supplied with the corresponding potentials in the range 1.3-3.5 V. If it is necessary to switch eight values of fixed exposures in the range from 10 μs to 10 ms, then code combinations of zeros should be applied to them ("0 ") And units (" 1 ") indicated in the table below.

Таблица 1Table 1 Номер выводаPin number Время: экспозиции (накопления) фотоприемника, мксTime: exposure (accumulation) of the photodetector, μs 10,010.0 100,0100.0 200,0200,0 500,0500,0 1000,01000,0 2000,02000.0 4000,04000,0 10000,010,000.0 Кодовая комбинацияCode combination 11eleven 00 1one 00 1one 00 1one 00 1one 1313 00 00 1one 1one 00 00 1one 1one 1212 00 00 00 00 1one 1one 1one 1one

В настоящем решении используются две кодовые комбинации: «000», соответствующая минимальному времени накопления фотоприемника, равному 10 мкс, и «111» - максимальному времени в 10000 мкс. Предустановка этих кодов предусмотрена в коммутаторе 6.In this solution, two code combinations are used: “000”, which corresponds to the minimum accumulation time of the photodetector, equal to 10 μs, and “111” - to the maximum time of 10,000 μs. Preset of these codes is provided in the switch 6.

Возможная электрическая схема этого блока (см. фиг.2) содержит первый элемент И 6-1, второй элемент И 6-2, третий элемент И 6-3, а также первый коммутатор 6-4, второй коммутатор 6-5 и третий коммутатор 6-6, при этом первые входы элементов И соединены между собой и подключены к выходу счетчика-делителя 5, вторые входы элементов И - к прямому выходу RS-триггера 3, а выходы элементов И - соответственно к управляющим входам первого 6-4, второго 6-5 и третьего 6-6 коммутаторов, входы разрешения коммутаторов соединены между собой и подключены к прямому выходу RS-триггера 3, а выходы коммутаторов являются выходом блока 6.A possible electrical circuit of this unit (see figure 2) contains the first element And 6-1, the second element And 6-2, the third element And 6-3, as well as the first switch 6-4, the second switch 6-5 and the third switch 6-6, while the first inputs of the elements And are interconnected and connected to the output of the counter-divider 5, the second inputs of the elements And - to the direct output of the RS-trigger 3, and the outputs of the elements And - respectively, to the control inputs of the first 6-4, second 6-5 and the third 6-6 switch, the resolution enable inputs of the switches are interconnected and connected to the direct output of the RS-trigger ra 3, and switches the outputs are output unit 6.

При подаче высокого логического уровня сигнала на входы разрешения коммутаторов 6-4, 6-5, 6-6 и высокого логического уровня сигнала на первые входы элементов И 6-1, 6-2, 6-3 на выходе блока 6 формируется логическая комбинация «111».When applying a high logical signal level to the resolution inputs of the switches 6-4, 6-5, 6-6 and a high logical signal level to the first inputs of the elements And 6-1, 6-2, 6-3 at the output of block 6, a logical combination “ 111. "

Когда на первые входы элементов И 6-1, 6-2, 6-3 будет подан логический «0», на выходе блока 6 установится логическая комбинация «000».When the logical “0” is supplied to the first inputs of the elements And 6-1, 6-2, 6-3, the logical combination “000” will be established at the output of block 6.

Если на входы разрешения коммутаторов 6-4, 6-5, 6-6 будет подан низкий логический уровень, тогда, независимо от состояния на входах элементов И 6-1, 6-2, 6-3, выходы коммутаторов будут изолированы от входов.If a low logic level is applied to the permission inputs of the switches 6-4, 6-5, 6-6, then, regardless of the state of the inputs of the elements And 6-1, 6-2, 6-3, the outputs of the switches will be isolated from the inputs.

RS-триггер 3 является тактируемым триггерным устройством RS-типа с высоким активным уровнем на входах управления. Элемент ИЛИ 10 и элемент И 11 являются логическими элементами с однозначным представлением о выполняемых ими функциях.The RS-trigger 3 is an RS-type tactile trigger device with a high active level at the control inputs. The OR element 10 and the AND element 11 are logical elements with an unambiguous idea of the functions they perform.

Селектор 4 синхроимпульсов предназначен для выделения из композитного видеосигнала на входе сигнала синхронизации приемника (ССП) с последующим формированием на выходе кадрового синхронизирующего импульса (КСИ).The clock selector 4 is designed to extract from the composite video signal at the input of the receiver synchronization signal (MSS) with the subsequent formation of a frame synchronizing pulse (CSI) at the output.

Счетчик-делитель 5 предназначен для выполнения деления частоты импульсов КСИ на два (с 50 Гц до 25 Гц) при прогрессивной развертке и соответственно на четыре (с 50 Гц до 12,5 Гц) при чересстрочной развертке видеосигнала в телекамере.Counter-divider 5 is intended for dividing the frequency of pulses of CSI into two (from 50 Hz to 25 Hz) during progressive scanning and, accordingly, into four (from 50 Hz to 12.5 Hz) during interlaced scanning of the video signal in the camera.

Особенностями компараторов 7 и 9 является применение в каждом из них стробирующего входа. В качестве элементной базы для выполнения необходимых компараторов могут быть использованы микросхемы КМ597СА1 [3, с.366]. При подаче на стробирующий вход компаратора логической «1» происходит сравнение исследуемого сигнала с опорным напряжением. Если на стробирующем входе компараторов устанавливается логический «0», тогда происходит исключение процесса сравнения, а на выходе компаратора формируется нулевой уровень.Features of comparators 7 and 9 is the use of a gate input in each of them. KM597CA1 microcircuits can be used as an element base for performing the necessary comparators [3, p. 366]. When a logic “1” is applied to the gate input of the comparator, the signal under study is compared with the reference voltage. If a logical “0” is set at the gate input of the comparators, then the comparison process is excluded, and a zero level is formed at the output of the comparator.

Блок 8 предназначен для выполнения задержки входного видеосигнала на длительность одного кадра. Если в телекамере использована прогрессивная развертка с частотой кадров 50 Гц, то длительность задержки составляет 20 мс. При организации в телекамере стандартной чересстрочной развертки длительность требуемой задержки будет составлять два полукадра, т.е. 40 мс. Техническая реализация блока 8 может быть осуществлена путем последовательного соединения аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 8-1, оперативно-запоминающего устройства (ОЗУ) 8-2, цифроаналогового устройства (ЦАП) 8-3.Block 8 is designed to delay the input video signal for a duration of one frame. If a progressive scan with a frame rate of 50 Hz is used in the camera, then the delay time is 20 ms. When organizing a standard interlaced scan in the camera, the duration of the required delay will be two half frames, i.e. 40 ms The technical implementation of block 8 can be carried out by serial connection of an analog-to-digital converter (ADC) 8-1, random access memory (RAM) 8-2, digital-to-analog device (DAC) 8-3.

Коммутатор-смеситель 12 предназначен для синтеза выходного видеосигнала телекамеры. Электрическая схема блока 12 может быть выполнена на базе одного из двух четырехканальных аналоговых коммутаторов микросхемы КР590КН3 [3, с.450-451], как предложено на фиг.4. В зависимости от уровней логических сигналов, подаваемых на первый и второй управляющие входы, в соответствии с табл.2, истинности открывается один из каналов, а именно: 1А или 2А, или 3А, или 4А.The switch-mixer 12 is designed to synthesize the output video signal of the camera. The electrical circuit of block 12 can be made on the basis of one of two four-channel analog switches of the KR590KN3 microcircuit [3, p. 450-451], as proposed in Fig. 4. Depending on the levels of logic signals supplied to the first and second control inputs, in accordance with Table 2, one of the channels opens, namely: 1A or 2A, or 3A, or 4A.

Таблица 2table 2 Уровни на управляющих входахLevels on control inputs Номер открытого каналаOpen channel number #2# 2 #1#one ЕE 00 00 1one 1A 1one 00 1one 2A 00 1one 1one 3A 1one 1one 1one 4A

Телекамера (см. фиг.1) работает следующим образом.The camera (see figure 1) works as follows.

В поле зрения телекамеры могут одновременно находиться сильно и слабо освещенные объекты и/или объекты с резким отличием по яркости. Предположим, что телекамера работает в режиме прогрессивной развертки.In the field of view of the camera, there can simultaneously be strongly and dimly lit objects and / or objects with a sharp difference in brightness. Suppose the camera is in progressive scan mode.

Автоматическая регулировка времени накопления (АРВН) фотоприемника в датчике 2 телевизионного сигнала установит по сильно освещенному или яркому сюжету величину текущей экспозиции. Для передаваемых в одном телевизионном поле темных и низко освещенных деталей сцены это время экспонирования приведет к реальной потере чувствительности и искажениям соответствующих фрагментов изображения из-за ограничения динамического диапазона телекамеры снизу. Селектор 4 синхроимпульсов выделяет на выходе кадровые синхроимпульсы с периодом Тп (см. фиг.3а), а счетчик-делитель 5 - выполняет деление входной частоты на два, формируя на выходе меандр с периодом Тд1=2Тп (см. фиг.3б).Automatic adjustment of the accumulation time (ARVN) of the photodetector in the sensor 2 of the television signal will set the value of the current exposure from a strongly lit or bright scene. For dark and low-lit scene details transmitted in the same television field, this exposure time will lead to a real loss of sensitivity and distortion of the corresponding image fragments due to the lower dynamic range of the camera. The clock selector 4 selects the output frame sync pulses with a period of T p (see figa), and the counter-divider 5 - divides the input frequency by two, forming the square wave with a period of T d1 = 2T p (see fig.3b )

Пусть на вход «Пуск» подается импульс положительной полярности. В момент совпадения на «S»-входе RS-триггера 3 высокого уровня этого импульса с высоким уровнем кадровых синхроимпульсов на его тактовом входе состояние триггера изменяется. На прямом выходе триггера 3 устанавливается сигнал логической «1». Последний подается на управляющий вход блока 6, на первый управляющий вход датчика 2 и на стробирующие входы компараторов 7 и 9. Поэтому схема АРВН в датчике 2 отключается, а его второй управляющий вход оказывается подключенным к выходу блока 6. Одновременно компараторы 7 и 9 оказываются подготовленными к работе.Let a positive polarity pulse be applied to the “Start” input. At the moment of coincidence at the “S” input of the RS flip-flop 3 of the high level of this pulse with a high level of frame sync pulses at its clock input, the state of the trigger changes. On the direct output of trigger 3, a logic signal “1” is set. The latter is fed to the control input of block 6, to the first control input of sensor 2 and to the gate inputs of comparators 7 and 9. Therefore, the ARVN circuit in sensor 2 is turned off, and its second control input is connected to the output of block 6. At the same time, comparators 7 and 9 are prepared to work.

Отметим, что независимо от этой коммутации селектор 4 синхроимпульсов продолжает выделять на выходе кадровые синхроимпульсы, а на выходе счетчика-делителя 5 формируются импульсы с периодом Тд.Note that, regardless of this switching, the clock selector 4 continues to select frame sync pulses at the output, and pulses with a period T d are generated at the output of the counter-divider 5.

При подключении второго управляющего входа датчика 2 к выходу блока 6 на этом входе на время действия низкого уровня меандра импульсов с выхода блока 5 устанавливается логическая комбинация «000», обеспечивающая длительность кадрового накопления зарядов в фотоприемнике, равной 10 мкс (см. табл.1). Когда же с выхода блока 5 будет подан высокий уровень меандра импульсов, тогда на это время на втором управляющем входе датчика 2 установится логическая комбинация «111», гарантирующая время накопления матрицы ПЗС 10000 мкс (см. табл.1). Датчик 2 формирует мультиплексный сигнал изображения (см. фиг.3г), смежные кадры которого являются «длинными» и «короткими» видеосигналами в соответствии с режимом накопления зарядов в фотоприемнике.When connecting the second control input of sensor 2 to the output of block 6 at this input for the duration of the low level of the meander of pulses from the output of block 5, the logical combination “000” is set, which ensures the duration of the frame accumulation of charges in the photodetector equal to 10 μs (see Table 1) . When, from the output of block 5, a high level of the meander of pulses is given, then at this time the logical combination “111” will be established at the second control input of the sensor 2, which guarantees the accumulation time of the CCD matrix of 10,000 μs (see Table 1). The sensor 2 generates a multiplex image signal (see Fig. 3d), adjacent frames of which are "long" and "short" video signals in accordance with the mode of accumulation of charges in the photodetector.

Этот мультиплексный сигнал изображения одновременно поступает на первый информационный вход коммутатора-смесителя 12, вход первого компаратора 7 и на вход блока 8 задержки на кадр. Компаратор 7 сравнивает видеосигнал на входе с пороговым напряжением Uопорное, формируя на выходе импульсы, показанные на фиг.3д. В блоке 8 выполняется задержка на кадр входного мультиплексного сигнала изображения, как показано на фиг.3ж. Этот задержанный мультиплексный видеосигнал одновременно подается на второй информационный вход блока 12 и на второй компаратор 9. Компаратор 9 сравнивает видеосигнал на входе с пороговым напряжением Uопорное, формируя на выходе импульсы, показанные на фиг.3е.This multiplexed image signal is simultaneously fed to the first information input of the switch-mixer 12, the input of the first comparator 7 and to the input of the delay unit 8 per frame. The comparator 7 compares the video signal at the input with a threshold voltage U reference , forming at the output the pulses shown in Fig.3d. In block 8, a delay per frame of the input multiplexed image signal is performed, as shown in FIG. This delayed multiplex video signal is simultaneously supplied to the second information input of block 12 and to the second comparator 9. Comparator 9 compares the video signal at the input with a threshold voltage U reference , forming the pulses shown in Fig. 3e at the output.

Выходные импульсы компараторов логически суммируются на элементе ИЛИ 10, обеспечивая формирование необходимого сигнала на втором управляющем входе коммутатора-смесителя 12 (см. фиг.3в). На первом управляющем входе блока 12 присутствуют импульсы с выхода счетчика-делителя 5, как показано на фиг.3б, которые являются результатом логического умножения на элементе И 11 этого сигнала и логической «1» с прямого выхода RS-триггера 3.The output pulses of the comparators are logically summed on the element OR 10, providing the formation of the necessary signal at the second control input of the switch-mixer 12 (see figv). At the first control input of block 12, there are pulses from the output of the counter-divider 5, as shown in Fig.3b, which are the result of logical multiplication by the element And 11 of this signal and logical "1" from the direct output of the RS-trigger 3.

Синтез выходного сигнала изображения осуществляется в коммутаторе-смесителе 12 при помощи четырехканальной коммутации составляющих видеосигналов (см. фиг.4 и табл.2).The synthesis of the output image signal is carried out in the switch-mixer 12 using four-channel switching of the components of the video signals (see figure 4 and table 2).

Когда на первом и втором управляющих входах блока 12 присутствуют логические «0», то на это время открывается канал 1А, а на выход транслируется видеосигнал с первого информационного входа. Если в течение действия на первом управляющем входе логического «0», на втором управляющем входе устанавливается логическая «1», тогда на это время открывается канал 2А, а на выход транслируется видеосигнал со второго информационного входа.When logical “0” is present at the first and second control inputs of block 12, then channel 1A opens at this time, and the video signal from the first information input is transmitted to the output. If during the action at the first control input a logical “0”, at the second control input a logical “1” is set, then channel 2A opens at this time, and the video signal from the second information input is transmitted to the output.

Когда на первом и втором управляющих входах устанавливаются логические «1», то на это время открывается канал 3А, а на выход транслируется видеосигнал со второго информационного входа. Если в течение действия на первом управляющем входе логической «1», на втором управляющем входе присутствует тоже логическая «1», то на это время открывается канал 4А, а на выход транслируется видеосигнал с первого информационного входа.When logical “1” is set at the first and second control inputs, then channel 3A opens at this time, and the video signal from the second information input is transmitted to the output. If during the action the logical “1” is also present at the first control input of the logic 1, the logical 1 is also present at the second control input, then channel 4A opens and the video signal from the first information input is transmitted to the output.

Синтезированный видеосигнал (см. фиг.3з) обладает расширенным динамическим диапазоном, т.к. по сравнению с прототипом отношение сигнал /шум для слабоосвещенных и темных участков наблюдаемой сцены увеличено, благодаря оптимально выбранному для них на фотомишени времени накопления.The synthesized video signal (see fig.3z) has an extended dynamic range, because Compared with the prototype, the signal-to-noise ratio for dimly lit and dark areas of the observed scene is increased due to the accumulation time optimally selected for them on the photographic target.

Предположим, что телекамера работает в режиме чересстрочной развертки. Тогда на выходе селектора 4 синхроимпульсов формируются импульсы с периодом полукадров Тп. Счетчик-делитель 5 выполняет деление входной частоты на четыре, т.е. период выходных импульсов будет составлять: Тд2=4Тп (см. фиг.5в). В течение действия высокого уровня этого меандра в датчике 2 будет выполняться не один, а два цикла экспонирования с «длинным» зарядовым накоплением по 100000 мкс для каждого. Аналогично, в течение действия низкого уровня нового меандра в датчике 2 будет совершаться не один, а два цикла экспонирования с «коротким» зарядовым накоплением по 10 мкс. Блок 8 осуществляет задержку входного видеосигнала на два полукадра, т.е. по длительности на два Тп. В остальном работа телекамеры не отличается от ее функционирования в режиме прогрессивной развертки.Suppose the camera is in interlaced mode. Then, pulses with a half-frame period T p are formed at the output of the selector 4 clock pulses. Counter divider 5 performs the division of the input frequency into four, i.e. the period of the output pulses will be: T d2 = 4T p (see figv). During the action of the high level of this meander in the sensor 2, not one, but two exposure cycles with a “long” charge accumulation of 100,000 μs for each will be performed. Similarly, during the low-level action of the new meander in the sensor 2, not one, but two exposure cycles with a “short” charge accumulation of 10 μs each will take place. Block 8 delays the input video signal by two half frames, i.e. the duration of two T p . The rest of the work of the camera does not differ from its functioning in progressive scan mode.

При необходимости возвращения телекамеры в режим работы прототипа следует подать импульс положительной полярности на вход «Стоп». В момент совпадения на «R»-входе RS-триггера 3 высокого уровня этого импульса с высоким уровнем тактовых импульсов (КСИ) состояние триггера изменяется. На прямом выходе RS-триггера 3 установится сигнал логического «0», а в датчике 2 будет восстановлено функционирование схемы АРВН. Одновременно будет приостановлено функционирование компараторов 7 и 9, благодаря подаче сигнала логического «0» на их стробирующие входы. На первом и втором управляющих входах коммутатора-смесителя 12 установится логическая комбинация «00», благодаря которой на выход блока будет передаваться с первого информационного входа типовой телевизионный сигнал датчика 2.If necessary, return the camera to the prototype mode of operation should apply a pulse of positive polarity to the input "Stop". At the moment of coincidence at the “R” input of the RS flip-flop 3 of a high level of this pulse with a high level of clock pulses (CSI), the state of the trigger changes. At the direct output of the RS-flip-flop 3, the logic signal “0” will be set, and in the sensor 2 the operation of the ARVN circuit will be restored. At the same time, the operation of the comparators 7 and 9 will be suspended due to the supply of a logical “0” signal to their gate inputs. At the first and second control inputs of the switch-mixer 12, a logical combination “00” will be established, due to which a typical television signal of the sensor 2 will be transmitted to the output of the block from the first information input.

В настоящее время все блоки предлагаемого решения освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью, поэтому следует считать предлагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.Currently, all blocks of the proposed solution have been mastered or can be mastered by domestic industry, therefore, the proposed invention should be considered as meeting the requirement for industrial applicability.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Патент №2305376 РФ. MПK H04N 5/225, G08B 13/196. Телевизионная камера для наблюдения в условиях сложного освещения и/или сложной яркости объектов / В.М.Смелков // БИ - 2007. - №24.1. Patent No. 2305376 of the Russian Federation. MPK H04N 5/225, G08B 13/196. A television camera for observation in difficult lighting conditions and / or complex brightness of objects / V.M.Smelkov // BI - 2007. - No. 24.

2. Телевизионные камеры фирмы «ЭВС», каталог, 2005 г.2. Television cameras of the EVS company, catalog, 2005

3. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / С.В.Якубовский, Л.И.Ниссельсон, В.И.Кулешова и др. - М.: Радио и связь, 1990.3. Digital and analog integrated circuits: Reference / S.V. Yakubovsky, L.I. Nisselson, V.I. Kuleshova and others. - M .: Radio and communications, 1990.

Claims (2)

1. Телевизионная камера для наблюдения в условиях сложной освещенности и/или сложной яркости объектов, содержащая объектив, последовательно соединенные датчик телевизионного сигнала, селектор синхроимпульсов, счетчик-делитель и коммутатор, а также RS-триггер, первый компаратор, опорный вход которого подключен к пороговому напряжению, и коммутатор-смеситель, причем первый управляющий вход датчика телевизионного сигнала соединен с управляющим входом коммутатора и подключен к прямому выходу RS-триггера, второй управляющий вход датчика телевизионного сигнала - к выходу коммутатора, информационный вход которого подключен к выходу счетчика-делителя, а выход «Видео» датчика телевизионного сигнала - к первому информационному входу коммутатора-смесителя, S-вход RS-триггера является входом «Пуск» телекамеры, R-вход RS-триггера - входом «Стоп» телекамеры, а выход коммутатора-смесителя - выходом «Видео» телекамеры, отличающаяся тем, что в нее введены элемент «И» и последовательно соединенные блок задержки на кадр, состоящий из последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя (АЦП), оперативно-запоминающего устройства (ОЗУ) и цифроаналогового преобразователя (ЦАП), второй компаратор и элемент «ИЛИ», при этом выход блока задержки на кадр подключен к второму информационному входу коммутатора-смесителя, первый управляющий вход коммутатора-смесителя подключен к выходу элемента «И», первый и второй входы которого подключены соответственно к прямому выходу RS-триггера и выходу счетчика-делителя, второй управляющий вход коммутатора-смесителя подключен к выходу элемента «ИЛИ», второй вход которого подключен к выходу первого компаратора, стробирующие входы первого и второго компараторов объединены и подключены к прямому выходу RS-триггера, тактовый вход которого подключен к выходу селектора синхроимпульсов, а информационный вход первого компаратора соединен с входом блока задержки на кадр и подключен к выходу датчика телевизионного сигнала, фотомишень которого оптически связана с оптическим кадром объектива.1. A television camera for observation in conditions of complex illumination and / or complex brightness of objects, comprising a lens, a television signal sensor, a sync pulse selector, a divider counter and a switch, as well as an RS trigger, a first comparator, the reference input of which is connected to a threshold voltage, and a switch-mixer, wherein the first control input of the television signal sensor is connected to the control input of the switch and connected to the direct output of the RS-trigger, the second control input of the body sensor Evision signal - to the output of the switch, the information input of which is connected to the output of the counter-divider, and the video output of the television signal sensor - to the first information input of the switch-mixer, the S-input of the RS-trigger is the input of the “Start” camera, R-input RS-flip-flop - with the input “Stop” of the television camera, and the output of the switch-mixer - with the output “Video” of the television camera, characterized in that the element “I” is inserted into it and the delay unit per frame is connected in series, consisting of an analog-to-digital converter connected in series device (ADC), random access memory (RAM) and digital-to-analog converter (DAC), a second comparator and an OR element, while the output of the delay unit per frame is connected to the second information input of the switch-mixer, the first control input of the switch-mixer is connected to the output of the “AND” element, the first and second inputs of which are connected respectively to the direct output of the RS-trigger and the output of the counter-divider, the second control input of the switch-mixer is connected to the output of the “OR” element, the second input of which is connected to the output of the first comparator, the gate inputs of the first and second comparators are combined and connected to the direct output of the RS trigger, the clock input of which is connected to the output of the clock selector, and the information input of the first comparator is connected to the input of the delay unit per frame and connected to the output of the television signal sensor, photo target which is optically coupled to the optical frame of the lens. 2. Телевизионная камера по п.1, отличающаяся тем, что при прогрессивной развертке сигнала изображения счетчик-делитель является делителем входной частоты на два, а при чересстрочной развертке - делителем на четыре, при этом блок задержки на кадр в режиме прогрессивной развертки является блоком задержки на два полукадра в режиме чересстрочной развертки. 2. The television camera according to claim 1, characterized in that in progressive scanning of the image signal, the counter-divider is a divider of the input frequency by two, and in interlaced scanning, it is a divider by four, while the delay unit per frame in progressive scan mode is a delay unit two halves in interlaced mode.
RU2007143432/09A 2007-11-23 2007-11-23 Television camera for suveillance in conditions of complex illumination and/or complex brightness of objects RU2362275C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007143432/09A RU2362275C1 (en) 2007-11-23 2007-11-23 Television camera for suveillance in conditions of complex illumination and/or complex brightness of objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007143432/09A RU2362275C1 (en) 2007-11-23 2007-11-23 Television camera for suveillance in conditions of complex illumination and/or complex brightness of objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2362275C1 true RU2362275C1 (en) 2009-07-20

Family

ID=41047337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007143432/09A RU2362275C1 (en) 2007-11-23 2007-11-23 Television camera for suveillance in conditions of complex illumination and/or complex brightness of objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2362275C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2448431C1 (en) * 2011-03-15 2012-04-20 Вячеслав Михайлович Смелков Method of forming interference pattern signal and apparatus for realising said method
RU2484597C1 (en) * 2011-12-21 2013-06-10 Вячеслав Михайлович Смелков Television camera for viewing in conditions of low illumination and/or low brightness of objects
RU2486793C1 (en) * 2012-08-17 2013-07-10 Олег Иванович Квасенков Method for manufacture of preserves "fried game with garnish"
RU2487569C1 (en) * 2012-08-17 2013-07-20 Олег Иванович Квасенков Method for manufacture of preserves "fried game with garnish"

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BASLER VISION TECHNOLOGIES: BASLER A601f-HDR USER′S MANUAL, 22.03.2004. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2448431C1 (en) * 2011-03-15 2012-04-20 Вячеслав Михайлович Смелков Method of forming interference pattern signal and apparatus for realising said method
RU2484597C1 (en) * 2011-12-21 2013-06-10 Вячеслав Михайлович Смелков Television camera for viewing in conditions of low illumination and/or low brightness of objects
RU2486793C1 (en) * 2012-08-17 2013-07-10 Олег Иванович Квасенков Method for manufacture of preserves "fried game with garnish"
RU2487569C1 (en) * 2012-08-17 2013-07-20 Олег Иванович Квасенков Method for manufacture of preserves "fried game with garnish"

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2542735C2 (en) System and method of automatic bringing into service of variety of light sources
US9148581B2 (en) Multi-function control illumination device
US7223956B2 (en) Electronic imaging system
US4460836A (en) Device using signal integration and storing type image sensing means
RU2362275C1 (en) Television camera for suveillance in conditions of complex illumination and/or complex brightness of objects
US9762809B2 (en) Semiconductor device
CN100590506C (en) Imaging device and imaging method
US4593312A (en) Emission controller for electronic flash associated with an electronic camera
CN109104547A (en) A kind of ultrahigh speed imaging sequences device and method
US20020012063A1 (en) Apparatus for automatically detecting focus and camera equipped with automatic focus detecting apparatus
KR20150057041A (en) LED lighting control method and device for cameras
RU2472302C1 (en) Television camera for recording images in conditions of low illumination and/or low brightness of viewed objects
RU2507706C2 (en) Method for computer-aided recording of interferogram image signal
KR101101779B1 (en) Lamp control system linked cctv camera
RU2305376C1 (en) Television camera for observation under conditions of complicated lighting and/or complicated brightness of objects
RU2448431C1 (en) Method of forming interference pattern signal and apparatus for realising said method
EP0742665B1 (en) A method and apparatus for synchronizing the polarization control signal of an AC-polarized arc-discharge lamp with the exposure timing signals of a CCD line sensor
RU2317652C2 (en) Method for television surveillance under conditions of complicated lighting and/or complicated brightness of objects and device for realization of the method
JP3090164B2 (en) Electronic endoscope device
RU2447511C1 (en) Security television system "day-night"
RU2639144C1 (en) Method of recursive video signal filtering
EP3956723A1 (en) External light source for mobile devices
JPH09270951A (en) Image pickup device
RU2484597C1 (en) Television camera for viewing in conditions of low illumination and/or low brightness of objects
RU2235443C2 (en) Television camera built around ccd matrix

Legal Events

Date Code Title Description
QA4A Patent open for licensing
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111124