RU2504099C1 - Television system with selective image scaling - Google Patents
Television system with selective image scaling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2504099C1 RU2504099C1 RU2012135539/07A RU2012135539A RU2504099C1 RU 2504099 C1 RU2504099 C1 RU 2504099C1 RU 2012135539/07 A RU2012135539/07 A RU 2012135539/07A RU 2012135539 A RU2012135539 A RU 2012135539A RU 2504099 C1 RU2504099 C1 RU 2504099C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- video
- input
- signal
- frame
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к телевизионной технике и преимущественно может быть использовано в системах наблюдения, которые выполнены с использованием фотоприемников в виде матриц приборов с зарядовой связью (матриц ПЗС) и компьютеров. В такой системе на экране компьютерного монитора воспроизводится комбинированное изображение, которое по отношению к первоначально предъявляемому изображению состоит из увеличенного участка и остальной части с неизменным масштабом.The invention relates to television technology and can mainly be used in surveillance systems that are made using photodetectors in the form of arrays of charge-coupled devices (CCD matrices) and computers. In such a system, a combined image is reproduced on the screen of a computer monitor, which in relation to the originally presented image consists of an enlarged portion and the rest with an unchanged scale.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать телевизионную систему [1], содержащую в составе телевизионной камеры (телекамеры) первый объектив, оптически связанный с входом светоделителя, первый выход которого является «выходом нормального оптического изображения» (изображения общего вида) и оптически связан с фотомишенью первого датчика телевизионного сигнала (первого ДТС), а второй выход светоделителя является «выходом увеличенного оптического изображения» (изображения увеличенного фрагмента) и оптически связан с фотомишенью второго ДТС; блок наведения, предназначенный для осуществления пространственного позиционирования второго ДТС, и состоящий из первого привода, кинематически связанного с первым датчиком положения, и второго привода, кинематически связанного со вторым датчиком положения, при этом выход первого датчика положения является первым выходом блока наведения, а выход второго датчика положения - вторым выходом блока наведения; а также селектор синхроимпульсов, коммутатор-смеситель, блок задержки, формирователь сигнала синхронизации и формирователь сигнала рамки, вход строчной синхронизации которого объединен с первым входом блока задержки и подключен к первому выходу селектора синхроимпульсов, а вход кадровой синхронизации формирователя сигнала рамки объединен со вторым входом блока задержки и подключен ко второму выходу селектора синхроимпульсов, вход которого подключен к выходу «видео» первого ДТС и соответственно к первому информационному входу коммутатора-смесителя, второй информационный вход которого подключен к выходу «видео» второго ДТС, вход «синхро» которого подключен к выходу формирователя сигнала синхронизации, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока задержки, первый выход блока наведения подключен к первому управляющему входу формирователя сигнала рамки, а второй выход блока наведения - ко второму управляющему входу формирователя сигнала рамки, первый выход которого подключен к третьему информационному входу коммутатора-смесителя, четвертый информационный вход которого подключен ко второму выходу формирователя сигнала рамки, причем управляющий вход коммутатора-смесителя является входом управления телекамеры, а выход - выходом телекамеры.The closest in technical essence to the claimed invention should be considered a television system [1], containing in the composition of the television camera (camera) the first lens, optically connected to the input of the beam splitter, the first output of which is the "output of a normal optical image" (general image) and optically connected to the photo target of the first sensor of the television signal (first DTS), and the second output of the beam splitter is the “output of the enlarged optical image” (image of an enlarged fragment) and optically connected with the photo target of the second TPA; guidance unit for spatial positioning of the second TPA, and consisting of a first drive kinematically connected to the first position sensor and a second drive kinematically connected to the second position sensor, the output of the first position sensor being the first output of the guidance unit, and the output of the second position sensor - the second output of the guidance unit; as well as a clock selector, a mixer-mixer, a delay unit, a synchronization signal generator and a frame signal generator, the horizontal synchronization input of which is combined with the first input of the delay unit and connected to the first output of the clock selector, and the frame synchronization input of the frame signal generator is combined with the second input of the block delays and is connected to the second output of the clock selector, the input of which is connected to the output of the "video" of the first DTS and, accordingly, to the first information input comm a mixer-torus, the second information input of which is connected to the “video” output of the second TPA, the sync input of which is connected to the output of the synchronization signal generator, the first and second inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the delay unit, the first output of the guidance unit is connected to the first control input of the frame signal conditioner, and the second output of the guidance unit to the second control input of the frame signal conditioner, the first output of which is connected to the third information input of the switch a mixer, the fourth information input of which is connected to the second output frame signal generator, wherein the control input of the mixer is the input switch control camera, and the output - the output of the camera.
Светоделитель телекамеры содержит последовательно расположенные и оптически связанные полупрозрачное зеркало, коллективную линзу, отражающее зеркало и второй объектив, причем вход светоделителя оптически связан с входом полупрозрачного зеркала, первый выход светоделителя - с выходом второго объектива, а второй выход светоделителя - со вторым выходом полупрозрачного зеркала.The beam splitter of the camera contains sequentially located and optically coupled translucent mirrors, a collective lens, a reflecting mirror and a second lens, the input of the beam splitter being optically connected to the input of the translucent mirror, the first beam splitter output to the output of the second lens, and the second beam splitter output to the second output of the translucent mirror.
В прототипе обеспечивается масштабирование выбранного фрагмента с сохранением неизменного показателя разрешающей способности в пределах всего комбинированного изображения и выводом увеличенного изображения в заданную часть растра.The prototype provides scaling of the selected fragment while maintaining an unchanged resolution indicator within the entire combined image and outputting the enlarged image to a given part of the raster.
Выход телекамеры прототипа по коаксиальному кабелю линии связи подключен к входу «видео» видеоконтрольного блока.The output of the prototype camera via a coaxial cable of the communication line is connected to the input of the “video” video control unit.
По линии связи с пульта управления, расположенного, как и видеоконтрольный блок, на приемной стороне телевизионной системы, передаются команды для организации в телекамере двух режимов ее работы: «Выбор фрагмента»1 (1 По этой команде на экране монитора воспроизводятся изображение общего вида и «наложенная» на него электронная рамка, позволяющая оператору выбрать интересующий его участок (фрагмент)) и «Комбинированное изображение».Commands for organizing two modes of its operation in the camera are transmitted via a communication line from a control panel located, like the video control unit, on the receiving side of the television system: “Select fragment” 1 ( 1 By this command, a general view image and “ superimposed "on it an electronic frame, allowing the operator to select the area of interest (fragment)) and" Combined image ".
Для устройства прототипа предполагается наличие следующих признаков:For the prototype device, the following features are expected:
- первый и второй приводы блока наведения телекамеры являются дистанционно управляемыми электроприводами позиционирования второго ДТС соответственно по горизонтали и вертикали;- the first and second drives of the camera pointing unit are remotely controlled electric drives for positioning the second TPA horizontally and vertically, respectively;
- формирователь сигнала рамки вырабатывает на первом выходе электронную «рамку», а на втором выходе - электронное «окошко», при этом величина площади растра, определяемая сигналом «окошко», равна или превышает растровую область, которую занимает сигнал «рамка»;- the frame signal driver produces an electronic “frame” at the first output, and an electronic “window” at the second output, while the size of the raster area, determined by the “window” signal, is equal to or greater than the raster area that the “frame” signal occupies;
- в качестве видеоконтрольного блока может быть использован персональный компьютер, например, компьютер с операционной системой Windows ХР, в котором установлен аппаратный продукт серии AVerTV [2];- a personal computer can be used as a video control unit, for example, a computer with the Windows XP operating system in which the AVerTV series hardware product is installed [2];
- управление блоком наведения телекамеры осуществляется с компьютера по командам «Вправо/Влево» и «Вверх/Вниз», а управление блоком коммутации телекамеры - по компьютерным командам, обеспечивающим выбор соответствующих режимов работы телекамеры.- the camera’s pointing unit is controlled from the computer by the “Right / Left” and “Up / Down” commands, and the camera’s switching unit is controlled by computer commands, which selects the appropriate camera operation modes.
Недостаток прототипа - низкое качество формируемого изображения общего вида в обоих режимах телекамеры за счет оптических потерь в светоделителе.The disadvantage of the prototype is the low quality of the generated image of a General form in both camera modes due to optical losses in the beam splitter.
Необходимо учитывать, что величина освещенности мишени фотоприемника первого ДТС по отношению к освещенности мишени второго ДТС ослабляется с коэффициентом, который определяется произведением:It must be borne in mind that the magnitude of the illumination of the target of the photodetector of the first DTS in relation to the illumination of the target of the second DTS is attenuated with a coefficient that is determined by the product
где D/f - относительное отверстие второго объектива, т.е. отношение диаметра D его входного зрачка к фокусному расстоянию f;where D / f is the relative aperture of the second lens, i.e. the ratio of the diameter D of its entrance pupil to the focal length f;
τ1 - коэффициент пропускания второго объектива;τ 1 - transmittance of the second lens;
τ2 - коэффициент пропускания коллективной линзы.τ 2 - transmittance of the collective lens.
Это произведение может достигать величины 1/10 и меньше, что ухудшает чувствительность системы в канале первого ДТС на порядок и более.This product can reach 1/10 or less, which degrades the sensitivity of the system in the channel of the first TPA by an order of magnitude or more.
Задачей изобретения является повышение качества изображения общего вида путем увеличения отношения сигнал/шум на выходе матрицы ПЗС первого датчика телевизионного сигнала (ДТС) за счет суммирования в его секции памяти зарядовых пакетов, сформированных в фотоприемной секции.The objective of the invention is to improve the overall image quality by increasing the signal-to-noise ratio at the output of the CCD matrix of the first television signal sensor (TTS) by summing charge packets formed in the photodetector section in its memory section.
Поставленная задача решается тем, что в заявляемую телевизионную систему, которая содержит на передающей стороне телекамеру, состоящую из последовательно расположенных и оптически связанных входного объектива, светоделителя, двух ДТС, выполненных на основе матриц ПЗС, а также блока наведения, селектора синхроимпульсов, блока задержки, формирователя сигнала синхронизации и формирователя сигнала рамки, причем первый выход светоделителя является выходом изображения общего вида и оптически связан с фотомишенью первого ДТС, а второй выход светоделителя является выходом изображения увеличенного фрагмента и оптически связан с фотомишенью второго ДТС, блок наведения, предназначенный для осуществления пространственного позиционирования второго ДТС, и состоящий из первого привода, кинематически связанного с первым датчиком положения, и второго привода, кинематически связанного со вторым датчиком положения, при этом выход первого датчика положения является первым выходом блока наведения, а выход второго датчика положения - вторым выходом блока наведения, вход строчной синхронизации формирователя сигнала рамки объединен с первым входом блока задержки и подключен к первому выходу селектора синхроимпульсов, а вход кадровой синхронизации формирователя сигнала рамки объединен со вторым входом блока задержки и подключен ко второму выходу селектора синхроимпульсов, вход которого подключен к выходу «видео» первого ДТС, вход «синхро» второго ДТС подключен к выходу формирователя сигнала синхронизации, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока задержки, первый выход блока наведения подключен к первому управляющему входу формирователя сигнала рамки, а второй выход блока наведения - ко второму управляющему входу формирователя сигнала рамки, причем выход первого ДТС является выходом «видео 1» телекамеры, выход второго ДТС - выходом «видео 2» телекамеры, а выход формирователя сигнала рамки - выходом «рамка» телекамеры, на приемной стороне телевизионной системы расположен персональный компьютер, а между телекамерой и компьютером - линия связи многожильного кабеля, по двум из которых выполняется соединение выхода сигналов для команд наведения «Вправо/Влево» и «Вверх/Вниз» на компьютере с входами этих сигналов в телекамере, при этом в состав первого ДТС дополнительно введен формирователь импульсов (ФИ), обеспечивающий в секции памяти матрицы ПЗС суммирования зарядовых пакетов, сформированных в фотоприемной секции, при этом по трем другим жилам кабеля линии связи выполняется соединение выходов сигналов «видео 1», «видео 2» и «рамка» телекамеры с соответствующими входами на компьютере, а в разъем расширения на материнской плате компьютера дополнительно установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной компьютера и предназначенная для преобразования первого и второго входных аналоговых видеосигналов в цифровую форму при организации синхронизации каждого из них раздельно по входному сигналу синхронизации приемника (ССП), ввода цифрового видеосигнала «видео 1» в оперативную память с периодом nТк и вывода из нее с периодом Тк, где Тк - длительность кадра, n - число суммируемых кадров, ввода/вывода цифрового видеосигнала «видео 2» с периодом Тк, выполнения микширования выходного цифрового видеосигнала «видео 1» с сигналом «рамка», формирования сигнала «окошко» и выполнения коммутации видеосигналов «видео 1» и «видео 2» по сигналу «окошко», причем выход видеосигнала платы видео является выходом сигнала изображения телевизионной системы.The problem is solved in that in the inventive television system, which contains a television camera on the transmitting side, consisting of sequentially located and optically coupled input lens, a beam splitter, two TPAs based on CCD arrays, as well as a guidance unit, a clock selector, a delay unit, a synchronization signal shaper and a frame signal shaper, wherein the first output of the beam splitter is a general image output and is optically coupled to the photo target of the first TPA, and the second output the beam splitter is the output of the image of the enlarged fragment and is optically coupled to the photo target of the second TPA, a guidance unit for spatial positioning of the second TPA, and consisting of a first drive kinematically connected to the first position sensor and a second drive kinematically connected to the second position sensor, when the output of the first position sensor is the first output of the guidance unit, and the output of the second position sensor is the second output of the guidance unit, the lowercase input the timing of the frame shaper is combined with the first input of the delay unit and connected to the first output of the clock selector, and the frame synchronization input of the shaper of the frame signal is combined with the second input of the delay block and connected to the second output of the clock selector, the input of which is connected to the video output of the first TPA, the “sync” input of the second TPA is connected to the output of the synchronization signal generator, the first and second inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the delay unit, the first the output of the guidance unit is connected to the first control input of the driver of the frame signal, and the second output of the guidance unit is connected to the second control input of the driver of the signal of the frame, the output of the first TPA is the output of the “
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая телевизионная система отличается наличием нового блока - платы видео в составе компьютера; выполнением первого ДТС телекамеры на основе фотоприемника с другой организацией («строчно-кадровый перенос»), наличием формирователя импульсов (ФИ) в составе первого ДТС, наличием в телекамере новых связей между новыми и остальными блоками, использованием в линии связи между телекамерой и компьютером дополнительных жил кабеля.Comparative analysis with the prototype shows that the claimed television system is characterized by the presence of a new unit - a video card in the computer; the implementation of the first DTS of a camera based on a photodetector with another organization ("line-frame transfer"), the presence of a pulse shaper (FI) as part of the first DTS, the presence in the camera of new connections between the new and other units, the use of additional communication lines between the camera and the computer cable veins.
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 заявляемом решении, по сравнению с прототипом, видеосигнал телекамеры, формирующий изображение общего вида, имеет выигрыш в отношении сигнал/шум за счет суммирования в секции памяти фотоприемника зарядовых сигналов, накопленных в его фотоприемной секции.In the claimed solution, in comparison with the prototype, the video signal of the camera, forming an image of a general form, has a gain in the signal-to-noise ratio due to the summation in the memory section of the photodetector of the charge signals accumulated in its photodetector section.
В результате для изображения общего вида отношение сигнал/шум увеличивается пропорционально увеличению для них энергии полезного сигнала, т.е. числу складываемых кадров накопления.As a result, for a general image, the signal-to-noise ratio increases in proportion to the increase in the energy of the useful signal for them, i.e. the number of stacked accumulation frames.
По техническому результату и методам его достижения заявляемое решение соответствует требованию о наличии изобретательского уровня.According to the technical result and methods for its achievement, the claimed solution meets the requirement of inventive step.
На фиг.1 изображена структурная схема заявляемой телевизионной системы; на фиг.2 - структурная схема первого ДТС; на фиг.3 - функциональная схема технологической организации фотоприемника для первого ДТС; на фиг.4 - структурная схема ФИ в составе первого ДТС; на фиг.5 - пример выполнения электрической схемы счетчика длительности накопления в составе ФИ; на фиг.6 - временная диаграмма, поясняющая обобщенное формирование выходного сигнала этим счетчиком; на фиг.7 - временная диаграмма, поясняющая работу первого ДТС; на фиг.8 - возможная электрическая схема реализации блока наведения в составе телекамеры; на фиг.9 - временная диаграмма, поясняющая формирование в телекамере задержек синхросигнала по строке; на фиг.10 показано относительное положение растров первого и второго ДТС телекамеры в зависимости от величины задержек синхросигнала по строке и кадру; на фиг.11 приведены изображения электронной рамки на фоне изображения общего вида в процессе юстировки телекамеры; на фиг.12 представлены в качестве возможных примеров изображения, формируемые предлагаемой телевизионной системой.Figure 1 shows the structural diagram of the inventive television system; figure 2 is a structural diagram of the first TPA; figure 3 is a functional diagram of the technological organization of the photodetector for the first TPA; figure 4 is a structural diagram of the FI as part of the first TPA; figure 5 is an example of the electrical circuit of the counter of the duration of accumulation in the FI; 6 is a timing chart explaining the generalized formation of the output signal by this counter; 7 is a timing chart explaining the operation of the first TPA; on Fig - a possible electrical diagram of the implementation of the guidance unit in the composition of the camera; figure 9 is a timing chart explaining the formation in the camera delay delays of the signal along the line; figure 10 shows the relative position of the rasters of the first and second TPA cameras depending on the magnitude of the delay of the clock signal on the line and frame; figure 11 shows the image of the electronic frame on the background of the General image in the process of aligning the camera; on Fig presents as possible examples of images formed by the proposed television system.
Заявляемая здесь телевизионная система (см. фиг.1 и фиг.2) содержит на передающей стороне телекамеру в позиции 1, состоящую из последовательно расположенных и оптически связанных входного объектива 1-1, светоделителя 1-2 и двух ДТС 1-3 и 1-4, причем второй ДТС 1-4 выполнен на основе матрицы ПЗС с организацией «строчный перенос», а первый ДТС 1-3 - на основе матрицы ПЗС с организацией «строчно-кадровый перенос», состоящей из последовательно связанных зарядовой связью фотоприемной секции 1-3-1-1, секции памяти 1-3-1-2, выходного регистра 1-3-1-3 и блока преобразования заряда в напряжение (БПЗН) 1-3-1-4, причем в состав ДТС 1-3 также входит генератор 1-3-2 управляющих импульсов, состоящий из временного контроллера 1-3-2-1, первого преобразователя уровней (ПУ) 1-3-2-2, второго ПУ 1-3-2-3 и третьего ПУ 1-3-2-4, при этом первый выход временного контроллера подключен к входу ПУ 1-3-2-2, второй выход временного контроллера - к входу ПУ 1-3-2-4, а третий выход временного контроллера - к тактовому входу ФИ 1-3-2-5, управляющий вход которого подключен к четвертому выходу временного контроллера, пятый выход которого подключен к тактовому входу сигнального процессора 1-3-3, выход управления которого подключен к управляющему входу временного контроллера; управляющие входы фотоприемной секции 1-3-1-1 матрицы ПЗС подключены к выходу ПУ 1-3-2-2, управляющие входы выходного регистра 1-3-1-3 матрицы ПЗС - к выходу ПУ 1-3-2-4, а управляющие входы секции памяти 1-3-1-2 матрицы ПЗС - через ПУ 1-3-2-3 к выходу ФИ 1-3-2-5; выход БПЗН 1-3-1-4 матрицы ПЗС подключен к информационному входу сигнального процессора 1-3-3, выход «видео» которого является выходом «видео» ДТС 1-3, первый выход светоделителя 1-2 телекамеры является выходом изображения общего вида и оптически связан с фотомишенью первого ДТС 1-3, а второй выход светоделителя 1-2 - выходом изображения увеличенного фрагмента и оптически связан с фотомишенью второго ДТС 1-4; в состав телекамеры также входят блок 1-5 наведения, селектор 1-6 синхроимпульсов, блок задержки 1-7, формирователь 1-8 сигнала синхронизации и формирователь 1-9 сигнала рамки, причем блок наведения, предназначенный для осуществления пространственного позиционирования ДТС 1-4 и состоящий из первого электропривода 1-5-1 (электропривода по горизонтали), кинематически связанного с первым датчиком положения 1-5-2, и второго электропривода 1-5-3 (электропривода по вертикали), кинематически связанного со вторым датчиком положения 1-5-4, при этом выход первого датчика положения является первым выходом блока наведения, а выход второго датчика положения - вторым выходом блока наведения, выход ДТС 1-3 подключен к входу селектора 1-6 синхроимпульсов, вход строчной синхронизации формирователя 1-9 сигнала рамки объединен с первым входом блока задержки 1-7 и подключен к первому выходу селектора 1-6 синхроимпульсов, а вход кадровой синхронизации формирователя 1-9 сигнала рамки объединен со вторым входом блока задержки 1-7 и подключен ко второму выходу селектора 1-6 синхроимпульсов, вход которого подключен к выходу «видео» первого ДТС 1-3, вход «синхро» второго ДТС 1-4 подключен к выходу формирователя 1-9 сигнала синхронизации, первый выход блока 1-5 наведения подключен к первому управляющему входу формирователя 1-9 сигнала рамки, а второй выход блока 1-5 наведения - ко второму управляющему входу формирователя 1-9 сигнала рамки, причем выход первого ДТС 1-3 является выходом «видео 1» телекамеры, выход второго ДТС 1-4 - выходом «видео 2» телекамеры, а выход формирователя 1-9 сигнала рамки - выходом «рамка» телекамеры; на приемной стороне телевизионной системы расположен компьютер в позиции 3, причем на материнской плате компьютера в разъем расширения установлена плата видео, а между приемной и передающей сторонами проложена линия связи в позиции 2, состоящая из пяти жил кабеля и обеспечивающая соединение выходов сигналов «видео 1», «видео 2» и «рамка» телекамеры с соответствующими входами на компьютере, а также выхода сигналов для команд наведения «Вправо/Влево» и «Вверх/Вниз» на компьютере с входами этих сигналов на электроприводы 1-5-1 и 1-5-3 в телекамере соответственно.The claimed television system (see figure 1 and figure 2) contains on the transmitting side the camera in
Светоделитель 1-2, как и в прототипе, содержит последовательно расположенные и оптически связанные полупрозрачное зеркало 1-2-1, коллективную линзу 1-2-2, отражающее зеркало 1-2-3 и дополнительный объектив 1-2-4, причем вход светоделителя оптически связан с входом полупрозрачного зеркала 1-2-1, первый выход светоделителя - с выходом объектива 1-2-4, а второй выход светоделителя - со вторым выходом полупрозрачного зеркала 1-2-1.The beam splitter 1-2, as in the prototype, contains sequentially located and optically coupled translucent mirror 1-2-1, a collective lens 1-2-2, a reflecting mirror 1-2-3 and an additional lens 1-2-4, and the input the beam splitter is optically connected to the input of the translucent mirror 1-2-1, the first beam splitter output is with the output of the lens 1-2-4, and the second beam splitter output is with the second output of the translucent mirror 1-2-1.
Если фотоприемниками обоих ДТС прототипа являются матрицы ПЗС с организацией «строчный перенос», то в заявляемом решении такой сенсор применяется только во втором ДТС 1-4.If the photodetectors of both TPA prototypes are CCD arrays with the organization “line transfer”, then in the claimed solution such a sensor is used only in the second TPA 1-4.
В первом ДТС 1-3 в качестве сенсора использована матрица ПЗС (см. фиг.3), имеющая организацию «строчно-кадровый перенос» [3, с.42]. В зарубежной литературе, например [4, с.135-137], такую организацию ПЗС называют «кадрово-строчный перенос».In the first DTS 1-3, a CCD matrix was used as a sensor (see Fig. 3), which has the organization of line-frame transfer [3, p. 42]. In foreign literature, for example [4, p.135-137], such an organization CCD is called "personnel-line transfer".
Сама система управления переносом в матрице ПЗС может быть двухфазной, трехфазной или четырехфазной в зависимости технологических особенностей производства фотоприемника и размеров кристалла.The transfer control system in the CCD matrix itself can be two-phase, three-phase, or four-phase, depending on the technological features of the production of the photodetector and the size of the crystal.
Предположим, что формат мишени обоих ДТС составляет, как в прототипе, 1/3 дюйма (4,8×3,3) мм и числом элементов 795(H)×596(Y).Suppose that the target format of both TPAs is, as in the prototype, 1/3 inch (4.8 × 3.3) mm and the number of elements is 795 (H) × 596 (Y).
Реализация строчно-кадрового переноса в сенсоре означает, что на кристалл матрицы ПЗС прототипа, имеющей организацию «строчный перенос», добавлена секция памяти 1-3-1-2, которая располагается между фотоприемной секцией 1-3-1-1 и выходным регистром 1-3-1-3. Фотоприемная секция 1-3-1-1 новой матрицы ПЗС имеет типовую конструкцию для матриц ПЗС с организацией «строчный перенос». Она обеспечивает накопление зарядовых пакетов в светочувствительных элементах, в качестве которых используются фотодиоды, организованные в столбцы. В непосредственной близости от каждого столбца фотодиодов находится нечувствительный к свету вертикальный ПЗС-регистр, отделенный от фотодиодов фотозатвором. Во время накопления зарядовых пакетов в фотодиодах на фотозатвор подается низкий уровень напряжения, обеспечивающий потенциальный барьер между фотодиодами и вертикальным ПЗС-регистром. По окончании накопления на фотозатвор кратковременно подается высокий уровень напряжения, разрешающий перенос зарядовых пакетов из фотодиодов в потенциальные ямы, образованные в вертикальных ПЗС-регистрах.The implementation of the line-frame transfer in the sensor means that a memory section 1-3-1-2 is added to the crystal of the CCD of the prototype with the organization "line transfer", which is located between the photodetector section 1-3-1-1 and the output register 1 -3-1-3. The photodetector section 1-3-1-1 of the new CCD array has a typical design for CCD arrays with the organization of “horizontal transfer”. It provides the accumulation of charge packets in photosensitive elements, which are used as photodiodes organized in columns. In the immediate vicinity of each column of photodiodes there is a light-sensitive vertical CCD register, separated from the photodiodes by a photocell. During the accumulation of charge packets in the photodiodes, a low voltage level is applied to the photocell, which provides a potential barrier between the photodiodes and the vertical CCD register. At the end of the accumulation, a high voltage level is briefly applied to the photocell, allowing the transfer of charge packets from the photodiodes to potential wells formed in vertical CCD registers.
Фотоприемная секция 1-3-1-1, как и у прототипа, снабжена электронным затвором, выполняющим электронную регулировку чувствительности путем управления временем накопления зарядовых носителей в течение кадрового периода.The photodetector section 1-3-1-1, like the prototype, is equipped with an electronic shutter that performs electronic sensitivity adjustment by controlling the accumulation time of charge carriers during the personnel period.
Зарядовые пакеты из вертикальных ПЗС-регистров секции 1-3-1-1 в промежутке интервала обратного хода кадровой развертки переносятся в секцию 1-3-1-2, а оттуда в последующем интервале прямого хода по кадру построчно переносятся в выходной регистр 1-3-1-3. Каждая зарядовая строка изображения затем поэлементно считывается через БПЗН 1-3-1-4, образуя на выходе «видео» фотоприемника электрический видеосигнал.Charge packets from the vertical CCD registers of the section 1-3-1-1 in the interval of the reverse frame interval of the vertical scan are transferred to the section 1-3-1-2, and from there in the subsequent interval of the forward course of the frame, they are transferred line by line to the output register 1-3 -1-3. Each charge line of the image is then read out element by element through the BPSZ 1-3-1-4, forming an electric video signal at the output of the "video" of the photodetector.
Изменяется и структурная схема ДТС 1-3 предлагаемого решения (см. фиг.2). Вводимый в состав генератора 1-3-2 управляющих импульсов дополнительно формирователь импульсов (ФИ) 1-3-2-5 предназначен для осуществления логического управления работой секции памяти 1-3-1-2 с целью суммирования в ней зарядовых пакетов, сформированных в фотоприемной секции 1-3-1-1.Changes and the structural diagram of TPA 1-3 of the proposed solution (see figure 2). An additional pulse shaper (FI) 1-3-2-5 introduced into the 1-3-2 control pulse generator is designed to provide logical control of the memory section 1-3-1-2 in order to summarize the charge packets formed in the photodetector sections 1-3-1-1.
Применительно к трехфазной системе управления фотоприемником структурная схема ФИ 1-3-2-5 может быть выполнена согласно решению, предлагаемому на фиг.4. Она содержит следующие цифровые блоки: счетчик длительности накопления, первый и второй элементы «И», элемент «ИЛИ», а также первый и второй элементы «НЕ».In relation to a three-phase photodetector control system, the structural diagram of FI 1-3-2-5 can be performed according to the solution proposed in figure 4. It contains the following digital blocks: accumulation duration counter, first and second “AND” elements, “OR” element, as well as first and second “NOT” elements.
Очевидно, что устройство ФИ 1-3-2-5 может быть выполнено и в составе большой интегральной микросхемы (БИС) временного контроллера 1-3-2-1.It is obvious that the device FI 1-3-2-5 can be performed as part of a large integrated circuit (LSI) of the temporary controller 1-3-2-1.
На управляющий вход ФИ 1-3-2-5 подаются с третьего выхода временного контроллера 1-3-2-1 кадровые синхроимпульсы - КСИ (см. фиг.6,а), которые далее поступают на счетный вход счетчика длительности накопления. Емкость счетчика составляет n кадров, т.е. nТк, а вырабатываемый сигнал следует с периодом (n+1)Тк (см. фиг.6,б). На выходе счетчика этот сигнал дополнительно задерживается на величину длительности КСИ (см. фиг.6,в).The control input FI 1-3-2-5 is fed from the third output of the temporary controller 1-3-2-1 frame sync pulses - CSI (see Fig.6, a), which are then fed to the counting input of the accumulation duration counter. The capacity of the counter is n frames, i.e. nT to , and the generated signal follows with a period of (n + 1) T to (see Fig.6, b). At the output of the counter, this signal is additionally delayed by the value of the duration of the CSI (see Fig.6, c).
Выходной сигнал счетчика в другом масштабе представлен на фиг.7,а. Если на тактовый вход ФИ 1-3-2-5 с третьего выхода временного контроллера 1-3-2-1 подаются трехфазные импульсные последовательности (см. фиг.7,б…г), то с выхода ФИ 1-3-2-5 будут сниматься преобразованные последовательности, как показано соответственно на фиг.7,д…ж.The output of the counter on a different scale is shown in Fig.7, a. If three-phase pulse sequences are fed to the clock input of FI 1-3-2-5 from the third output of the temporary controller 1-3-2-1 (see Fig. 7, b ... g), then from the output of FI 1-3-2- 5, the converted sequences will be shot, as shown in FIG. 7, d ... g, respectively.
В результате в фотоприемнике ДТС 1-3 зарядовые пакеты, накопленные в секции 1-3-1-1, складываются в секции памяти 1-3-1-2. Поэтому в композитном видеосигнале на выходе ДТС 1-3 отношение сигнал/шум увеличивается в n раз, а сам сигнал изображения будет следовать с периодом (n+1)Тк, т.е. с пропуском на величину временного интервала nТк, как представлено на фиг.7,з.As a result, in the DTS 1-3 photodetector, the charge packets accumulated in sections 1-3-1-1 are added to the memory sections 1-3-1-2. Therefore, in the composite video signal at the output of the TTS 1-3, the signal-to-noise ratio increases n times, and the image signal itself will follow with a period of (n + 1) T k , i.e. with a pass on the value of the time interval nT to , as shown in Fig.7, h.
Допустим, что ослабление освещенности в светоделителе 1-2 для фотоприемника ДТС 1-3 осуществляется с коэффициентом 1/10. Тогда n=10, а электрическая схема счетчика длительности накопления может быть выполнена согласно показанному на фиг.5 решению с использованием отечественных микросхем серии К561. Для реализации счетчика потребуются два корпуса К561ИЕ8, один корпус К561ТМ2, один корпус К561ЛА7 и один корпус К561ЛН2.Assume that the attenuation of illumination in the beam splitter 1-2 for the photodetector DTS 1-3 is carried out with a factor of 1/10. Then n = 10, and the electric circuit of the accumulation duration counter can be performed according to the solution shown in Fig. 5 using domestic K561 series microcircuits. To implement the meter, two K561IE8 cases, one K561TM2 case, one K561LA7 case and one K561LN2 case will be required.
Блок 1-5 наведения предназначен для осуществления пространственного позиционирования ДТС 1-4. Электрическая схема блока 1-5 может быть реализована на базе технического решения «Применение оптрона HSSR-7111 для управления реверсом электродвигателя переменного тока», опубликованного в Интернете на сайте [5].The guidance unit 1-5 is intended for spatial positioning of the TPA 1-4. The electrical circuit of unit 1-5 can be implemented on the basis of the technical solution “Application of the HSSR-7111 optocoupler for controlling the reverse of an AC electric motor”, published on the Internet on the site [5].
Изделие HSSR-7111 - однополюсный нормально разомкнутый оптрон с выходным каскадом на мощных МОП-транзисторах, имеет очень малое сопротивление во включенном состоянии и работает в точности как полупроводниковое реле. Максимальная величина сопротивления нагрузочной цепи оптрона HSSR-7111 во включенном состоянии составляет 1 Ом, а максимальный ток нагрузки в зависимости от схемы включения составляет 0,8 Ампер или вдвое больше (1,6 Ампер).The HSSR-7111 product is a single-pole normally open optocoupler with an output stage on high-power MOS transistors, it has a very low resistance when turned on and works exactly like a semiconductor relay. The maximum resistance value of the load circuit of the HSSR-7111 optocoupler in the on state is 1 Ohm, and the maximum load current, depending on the connection circuit, is 0.8 Amperes or twice as much (1.6 Amperes).
Рассмотрим работу блока 1-5 наведения (см. фиг.8), схема которого выполнена на четырех оптронах HSSR, обозначенных как VT1…VT4.Consider the operation of the guidance unit 1-5 (see Fig. 8), the circuit of which is performed on four HSSR optocouplers, designated as VT1 ... VT4.
Будем считать, что управление наведением осуществляется командами в соответствии с табл.1.We assume that guidance guidance is carried out by teams in accordance with Table 1.
При этом подаваемые в телекамеру с компьютера по линии связи сигналы управления блоком 1-5 наведения являются постоянными напряжениями положительной или отрицательной полярности величиной (5…30) Вольт, отсчитываемой относительно провода «общий».In this case, the control signals supplied to the camera from a computer via a communication line through the guidance unit 1-5 are direct voltages of positive or negative polarity (5 ... 30) Volts, measured relative to the “common” wire.
При отсутствии команд управления эти напряжений тоже отсутствуют. Поэтому оптроны VT1…VT4 разомкнуты, а электродвигатели M1 и М2 обесточены.In the absence of control commands, these voltages are also absent. Therefore, the optocouplers VT1 ... VT4 are open, and the electric motors M1 and M2 are de-energized.
Пусть по линии связи на блок 1-5 наведения поступает команда «Управление по горизонтали»-«Вправо». Тогда оптрон VT2 замыкается, а электродвигатель M1 подключается к источнику переменного напряжения ~U и начинает вращаться.Let the command “Horizontal Control” - “Right” - be received through the communication line to the guidance unit 1-5. Then the optocoupler VT2 closes, and the motor M1 is connected to an AC voltage source ~ U and starts to rotate.
Если взамен этой команды поступит команда «Управление по горизонтали»-«Влево», то замкнется оптрон VT1, а электродвигатель M1 будет вращаться в другом направлении.If instead of this command the command “Horizontal Control” - “Left” arrives, then the optocoupler VT1 closes, and the electric motor M1 rotates in the other direction.
Аналогично происходит и для команд «Управление по вертикали». Если подана команда «Вверх», то замыкается оптрон VT4 и вращается электродвигатель М2. Когда вместо нее будет подана команда «Влево», то замыкается оптрон VT3, а двигатель М2 меняет направление вращения. Концевые выключатели SF1…SF4 обеспечивают необходимые пределы позиционирования ДТС 1-4 по горизонтали и вертикали.The same thing happens for the “Vertical Control” commands. If the Up command is issued, then the VT4 optocoupler closes and the M2 motor rotates. When the “Left” command is issued instead, the VT3 optocoupler closes, and the M2 engine changes the direction of rotation. Limit switches SF1 ... SF4 provide the necessary limits for positioning the TPA 1-4 horizontally and vertically.
Как и в блоке наведения прототипа, датчики положения 1-5-2 и 1-5-4 выполнены на основе переменных резисторов RPx и RPy, имеющих линейную зависимость изменения сопротивления от угла поворота. Постоянные резисторы 
Входной объектив 1-1, светоделитель 1-2, селектор 1-6 синхроимпульсов, блок 1-7 задержки, формирователь 1-8 сигнала синхронизации и формирователь 1-9 сигнала рамки телекамеры по назначению и схемотехническому исполнению не отличаются от соответствующих блоков прототипа.The input lens 1-1, a beam splitter 1-2, a clock selector 1-6, a delay unit 1-7, a sync signal shaper 1-8 and a camera frame signal shaper 1-9 do not differ in purpose and circuit design from the corresponding prototype blocks.
Отметим, что для увеличения геометрических размеров пространства, находящегося в поле зрения телевизионной системы, желательно чтобы входной объектив 1-1 имел широкий угол поля зрения при стандартной величине формата кадра 4/3. Например, отечественный объектив «Зенитар-М 2,8/16», относящийся к оптике типа «Рыбий глаз», может обеспечить для диагонали фотомишени датчика 1-3, равной 1/3 дюйма, поле зрения по горизонтали не менее 100 угловых градусов.Note that to increase the geometric dimensions of the space in the field of view of the television system, it is desirable that the input lens 1-1 has a wide angle of field of view with a standard frame size of 4/3. For example, the domestic Zenitar-M 2.8 / 16 lens, which is related to Fisheye optics, can provide for the 1-3 diagonal of the photo target of the sensor equal to 1/3 of an inch, the horizontal field of view is at least 100 angular degrees.
Размер кадра для объектива «Зенитар-М 2,8/16» составляет 24×36 мм. Поэтому кратность масштабирования Км оптического изображения, формируемого на втором выходе светоделителя, равна отношению:The frame size for the Zenitar-M 2.8 / 16 lens is 24 × 36 mm. Therefore, the scale factor K m of the optical image formed at the second output of the beam splitter is equal to the ratio:
Блок 1-7 задержки, как и в прототипе, реализует постоянную временную задержку строчного и кадрового синхроимпульсов в зависимости от проектируемого растрового положения сигнала «окошка».The delay unit 1-7, as in the prototype, implements a constant time delay of the horizontal and vertical sync pulses depending on the projected raster position of the “window” signal.
Пусть априори положение «окошка» с размерами А×В задается в левом верхнем углу растра нормального изображения (изображения общего вида), как показано на фиг.10,б. На протяжении всей фиг.10 растр нормального изображения обозначен сплошной заливкой, а границы растра увеличенного изображения отмечены штрихпунктирной линией. Пунктирная линия на фиг.10,а определяет положение электронной рамки формата а×b. Площадь «рамки» и площадь «окошка» на фиг.10 отмечены штриховкой от центра.Let a priori the position of the “window” with the dimensions A × B be set in the upper left corner of the raster of the normal image (general image), as shown in Fig. 10, b. Throughout FIG. 10, the raster of the normal image is indicated by solid fill, and the borders of the raster of the enlarged image are indicated by a dash-dot line. The dashed line in figure 10, a determines the position of the electronic frame format a × b. The area of the "frame" and the area of the "window" in figure 10 are marked by shading from the center.
Эпюры на фиг.9 иллюстрируют синхронизацию изображений, представленных на фиг.10,б.The plot in figure 9 illustrates the synchronization of the images presented in figure 10, b.
На временной диаграмме приведены следующие сигналы:The following signals are shown in the timing diagram:
фиг.9,а - строчный синхроимпульс ДТС 1-3;Fig.9, a - horizontal sync pulse DTS 1-3;
фиг.9,б - строчный гасящий импульс ДТС 1-3;Fig.9, b - lowering blanking pulse DTS 1-3;
фиг.9,в - строчная осциллограмма сигнала «окошко»;Fig.9, in - line waveform signal "window";
фиг.9,г - строчный синхроимпульс ДТС 1-4;Fig.9, g - horizontal sync pulse DTS 1-4;
фиг.9,д - строчный гасящий импульс ДТС 1-4.Fig.9, d - lowering blanking pulse TPA 1-4.
На фиг.9 точка «О» отмечает геометрический центр нормального растра, а точка O1 - центр увеличенного изображения.In figure 9, the point "O" marks the geometric center of the normal raster, and the point O 1 - the center of the enlarged image.
Величина задержки по строке τзс строчного синхроимпульса ДТС 1-4 относительно строчного синхроимпульса ДТС 1-3 для «окошка», расположенного в левом верхнем углу растра, определяется соотношением:The delay value on the line τ ss of the horizontal sync pulse DTS 1-4 relative to the horizontal sync pulse DTS 1-3 for the "window" located in the upper left corner of the raster is determined by the ratio:
где Tc - период строки;where T c is the period of the line;
tc.г.и. - длительность строчного гасящего импульса;t cg - the duration of the line blanking pulse;
А - размер «окошка» по горизонтали в единицах времени.And - the size of the "window" horizontally in units of time.
Величина задержки по кадру τзк кадрового синхроимпульса ДТС 1-4 относительно кадрового синхроимпульса ДТС 1-3 для этого «окошка» определяется следующим соотношением:The delay value per frame τ zk of the DTS 1-4 frame clock relative to the DTS 1-3 frame clock for this “window” is determined by the following relation:
где Tr - период кадров;where T r is the frame period;
tк.г.и. - длительность кадрового гасящего импульса;t cg - the duration of the personnel quenching pulse;
В - размер «окошка» по вертикали в единицах времени.In - the size of the "window" vertically in units of time.
Пусть положение «окошка» с размерами А×В задается в левом нижнем углу растра нормального изображения (см. фиг.10в). Тогда величина задержки по строке τзс удовлетворяет соотношению (1), а величина задержки по кадру τзк определяется другим соотношением:Let the position of the “window” with the dimensions A × B be set in the lower left corner of the raster of the normal image (see Fig. 10c). Then the delay value on the string τ ss satisfies relation (1), and the delay value on the frame τ ss is determined by another relation:
Очевидно, что, как и в прототипе, положение «окошка» с размерами А×В может быть априори задано в правом верхнем углу растра или в правом нижнем углу растра, или вообще в произвольном его месте, которое будет выбрано в процессе проектирования как предпочтительное для оператора.It is obvious that, as in the prototype, the position of the “window” with dimensions A × B can be a priori set in the upper right corner of the raster or in the lower right corner of the raster, or in any arbitrary place, which will be chosen as preferred for design operator.
Формирователь 1-8 сигнала синхронизации, как и в прототипе, обеспечивает получение на выходе по синхросигналам строк и кадров сигнала синхронизации приемника (ССП) с временными характеристиками его составляющих по ГОСТ 7845-92.Shaper 1-8 of the synchronization signal, as in the prototype, provides receiving at the output of the clock signals of the lines and frames of the synchronization signal of the receiver (MSS) with the time characteristics of its components in accordance with GOST 7845-92.
Отметим, что для выполнения качественной работы телекамеры в процессе ее настройки на производстве должны быть выполнены высокоточные регулировки (юстировки).Note that to perform high-quality work of the camera in the process of setting it up at the factory, high-precision adjustments (adjustments) must be made.
Юстировка блока 1-5 наведения должна обеспечивать при всех выставляемых положениях движков потенциометров RPx и RPy такое положение ДТС 1-4 относительно второго выхода светоделителя 1-2, чтобы геометрический центр его фотомишени совпадал с геометрическим центром проецируемого изображения. Юстировка обеспечивается за счет высокого класса точности изготовления всех механических элементов электроприводов 1-5-1 и 1-5-3, а также путем использования подборочных резисторов
При правильно выполненной юстировке телекамеры после перевода системы в режим «Комбинированное изображение» увеличенное изображение будет обязательно выведено в априори заданную часть растра.If the camera is correctly adjusted after the system is switched to the “Combined image” mode, the enlarged image will be necessarily displayed in the a priori specified part of the raster.
Компьютер 3 предназначен для выполнения следующих операций:Computer 3 is designed to perform the following operations:
- преобразования первого («видео 1») и второго («видео 2») входных аналоговых сигналов изображения, транслируемых с телекамеры, в цифровые видеосигналы при организации синхронизации каждого из них раздельно по входному сигналу синхронизации приемника (ССП);- conversion of the first (“
- ввода цифрового видеосигнала «видео 1» в оперативную память с периодом nT k и вывода из нее с периодом Тк, где Тк - длительность кадра, n - число суммируемых кадров;- input digital video signal "
- ввода/вывода цифрового видеосигнала «видео 2» с периодом Тк,- input / output digital video signal "
- формирования команд «Управление наведением» и «Выбор режима видео»;- the formation of the commands "guidance guidance" and "selection of the video mode";
- микширования выходного цифрового видеосигнала «видео 1» с сигналом «рамка»,- mixing the output digital video signal "
- формирования сигнала «окошко»;- formation of a signal "window";
- выполнения коммутации и воспроизведения цифровых видеосигналов в режимах «Изображение общего вида» и «Комбинированное изображение».- performing switching and playback of digital video signals in the "General Image" and "Combined Image" modes.
Характеристика сигналов управления, сопутствующих команде «Управление наведением», была представлена выше (см. табл.1).The characteristic of control signals accompanying the “Guidance Control” command was presented above (see Table 1).
Характеристика сигналов управления, сопутствующих команде «Выбор режима видео», представлена в табл.3.The characteristic of the control signals accompanying the “Video mode selection” command is presented in Table 3.
Все сигнальные операции и управляющие команды выполняются в соответствии с прикладной компьютерной программой, которая является неотъемлемой частью разработки данной телевизионной системы.All signaling operations and control commands are carried out in accordance with the applied computer program, which is an integral part of the development of this television system.
Очевидно, что подача команд управления может осуществляться с клавиатуры компьютера и/или помощи компьютерной мыши.Obviously, control commands may be provided from a computer keyboard and / or using a computer mouse.
Отметим, что команда «Выбор режима видео» распространяется в пределах компьютера, а поэтому является командой внутреннего пользования. Команда «Управление наведением» - внешняя команда, т.к. она предназначена для управления работой телекамеры.Note that the “Video Mode Selection” command is distributed within the computer, and therefore is an internal use command. Command "Guidance" is an external team, because It is designed to control the operation of the camera.
Отметим и другое отличие предлагаемого решения телевизионной системы от прототипа. Функции коммутатора-смесителя, выполняемые в прототипе в телекамере, теперь реализуются непосредственно в компьютере.We also note another difference between the proposed solution of the television system and the prototype. The functions of the mixer-mixer, performed in the prototype in the camera, are now implemented directly in the computer.
В разрабатываемой для заявляемой системы прикладной компьютерной программе крайне желательно реализовать и коррекцию «подушкообразных» геометрических искажений, вносимых входным широкоугольным объективом типа «Рыбий глаз» в аналоговые сигналы изображения «видео 1» и «видео 2», которые формирует телекамера.In the application computer program developed for the inventive system, it is extremely desirable to implement the correction of “pillow-shaped” geometric distortions introduced by the input wide-angle lens of the “Fisheye” type into the analog image signals “
Заявляемая телевизионная система с селективным масштабированием изображения (см. фиг.1) работает следующим образом. Выделим в работе предлагаемой системы два упомянутых ранее режима:The inventive television system with selective image scaling (see figure 1) works as follows. We single out the two previously mentioned modes in the proposed system:
«Изображение общего вида и выбор фрагмента» (режим 1);“General view image and fragment selection” (mode 1);
«Комбинированное изображение» (режим 2).“Combined Image” (mode 2).
Независимо от режима работы телевизионной системы, как и в прототипе, входное оптическое изображение по оптическому пути: входной объектив 1-1, полупрозрачное зеркало 1-2-1, коллективная линза 1-2-2, отражающее зеркало 1-2-3, дополнительный объектив 1-2-4 проецируется на фотомишень первого ДТС 1-3.Regardless of the operating mode of the television system, as in the prototype, the input optical image along the optical path: input lens 1-1, translucent mirror 1-2-1, collective lens 1-2-2, reflective mirror 1-2-3, additional the 1-2-4 lens is projected onto the photo target of the first TPA 1-3.
Одновременно увеличенный (в соответствии с кратностью масштабирования Км светоделителя 1-2) фрагмент этого изображения, границы которого определяются электронной рамкой, по другому оптическому пути: входной объектив 1-1, полупрозрачное зеркало 1-2-1 проецируется на фотомишень второго ДТС 1-4.At the same time, a larger (in accordance with the scale factor K m beam splitter 1-2) fragment of this image, the boundaries of which are determined by the electronic frame, follows a different optical path: the input lens 1-1, the translucent mirror 1-2-1 is projected onto the photo target of the second TPA 1- four.
Отметим, что кратность масштабирования Км светоделителя 1-2, как и в прототипе, определяется отношением ширины (высоты) оптического кадра входного объектива 1-1 к соответствующим сторонам фотомишени второго ДТС 1-4.Note that the zoom ratio K m of the beam splitter 1-2, as in the prototype, is determined by the ratio of the width (height) of the optical frame of the input lens 1-1 to the corresponding sides of the photo target of the second TPA 1-4.
В результате фотоэлектрического преобразования оптическое изображение каждого из ДТС преобразуется далее в соответствующие композитные видеосигналы. Обозначим композитный видеосигнал на выходе ДТС 1-3 как «видео 1», а композитный видеосигнал на выходе ДТС 1-4 - «видео 2».As a result of photoelectric conversion, the optical image of each of the TPAs is further converted to the corresponding composite video signals. Let us designate the composite video signal at the output of DTS 1-3 as “
По сравнению с прототипом, композитный видеосигнал «видео 1» (см. фиг.7,з) следует с периодом (n+1)Тк, но в нем в n раз увеличено отношение сигнал/шум.Compared with the prototype, the composite video signal "
Как и в прототипе, селектор 1-6 синхроимпульсов выделяет из композитного видеосигнала «видео 1» строчные и кадровые синхроимпульсы, а формирователь 1-10 сигнала рамки вырабатывает на выходе сигнал прямоугольной рамки с форматом (а×b).As in the prototype, the selector 1-6 clock pulses extracts horizontal and frame sync pulses from the composite video signal “
Допустим, что в растре ДТС 1-3 электронная рамка занимает положение, показанное на фиг.10,а.Suppose that in the raster DTS 1-3, the electronic frame occupies the position shown in figure 10, a.
Пусть априори положение «окошка» в комбинированном изображении задается в левом верхнем углу видимого растра.Let a priori the position of the “window” in the combined image be set in the upper left corner of the visible raster.
Тогда блок 1-7 задержки осуществляет задержку по строке τзс строчных синхроимпульсов по соотношению (1) и задержку по кадру τзк кадровых синхроимпульсов по соотношению (2).Then, the delay unit 1-7 carries out a delay on the line τ ss of horizontal sync pulses in relation (1) and a delay in a frame τ zk of frame sync pulses in relation (2).
Для иллюстрации на фиг.9, г показано временное положение строчного синхроимпульса на выходе блока 1-7 задержки относительно входного импульса строк, изображенного на фиг.9,а.To illustrate, Fig.9, g shows the temporary position of the horizontal clock at the output of the delay unit 1-7 relative to the input pulse of the lines shown in Fig.9, a.
В результате формирователь 1-8 обеспечивает по выходному сигналу синхронизации приемника (ССП) для ДТС 1-4 режим внешней принудительной синхронизации, при котором его растр (отмечен штрихпунктирной линией) смещен относительно растра, формируемого ДТС 1-3, как показано на фиг.10,б.As a result, the shaper 1-8 provides an external forced synchronization mode according to the output synchronization signal of the receiver (SSP) for TPA 1-4, in which its raster (marked by a dash-dot line) is shifted relative to the raster generated by TPA 1-3, as shown in Fig. 10 b.
Затем оба аналоговых видеосигнала, а также сигнал электронной рамки транслируются из телекамеры 1 по линии связи 2 на приемную сторону телевизионной системы, где поступают в компьютер 3.Then, both analog video signals, as well as the signal of the electronic frame, are transmitted from the
На плате видеокомпьютера аналоговые видеосигналы «видео 1» и «видео 2» при помощи аналого-цифрового преобразования (АЦП) становятся цифровыми видеосигналами. Важно подчеркнуть, что выполнение операции АЦП для «видео 1» и «видео 2» должно происходить при соблюдении для каждого из сигналов режима раздельной синхронизации по входному сигналу синхронизации приемника (ССП).On the video computer board, the analog video signals “
Цифровой видеосигнал «видео 1» записывается в блок оперативной памяти, где хранится в течение n кадров. Обновление информации в оперативной памяти происходит с периодом (n+1)ТК, а считывание видеосигнала «видео 1» из памяти - с периодом Тк. Поэтому в выходном цифровом видеосигнале «видео 1» информативные пропуски во времени будут устранены.The digital video signal “
Цифровой видеосигнал «видео 2» записывается в другой блок оперативной памяти, но его обновление там происходит с периодом Тк.The digital video signal “
При подаче питания телевизионная система по умолчанию начинает работать в режиме 1, а в компьютере формируется сигнал логической «1» для команды «Выбор режима видео»-«Изображение общего вида и выбор интересующего фрагмента».When power is applied, the television system starts operating by default in
Поэтому на плате видеокомпьютера выполняется цифровое микширование сигнала «видео 1» с сигналом электронной рамки, а в результате коммутации видеосигналов именно сигнал «видео 1» с «наложенной» на него рамкой воспроизводится на экране компьютерного монитора.Therefore, on the video computer board, digital mixing of the “
Напомним, что положение рамки в пределах активной части растра определяется в зависимости от положения движков потенциометров RPx и RPy (датчиков положения 1-5-2 и 1-5-4), установленных в блоке 1-5 наведения. Одновременно ДТС 1-4 формирует видеосигнал оптически увеличенного «внутрирамочного» изображения.Recall that the position of the frame within the active part of the raster is determined depending on the position of the slide potentiometers RP x and RP y (position sensors 1-5-2 and 1-5-4) installed in the guidance unit 1-5. At the same time, DTS 1-4 generates a video signal of an optically enlarged "intra-frame" image.
Отметим, что электронная рамка отмечает на изображении зону повышенного интереса для оператора, а он, подавая с компьютера в телекамеру команды «Управление по горизонтали»-«Вправо/Влево» и «Управление по вертикали»-«Вверх/Вниз», может дистанционно установить рамку на любом участке наблюдаемого изображения.Note that the electronic frame marks the zone of increased interest for the operator on the image, and he can remotely set the “Horizontal Control” - “Right / Left” and “Vertical Control” - “Up / Down” commands from the computer to the camera. frame on any part of the observed image.
Качество этого изображения будет заведомо выше, чем у прототипа, благодаря повышению отношения сигнал/шум в результате зарядового суммирования n кадров накопления в фотоприемнике ДТС 1-3.The quality of this image will obviously be higher than that of the prototype, due to an increase in the signal-to-noise ratio as a result of charge summation of n accumulation frames in the DTS 1-3 photodetector.
Далее оператор переводит телевизионную систему в режим 2 работы и контролирует формируемое комбинированное изображение.Next, the operator puts the television system into
На фиг.12 демонстрируется практическое использование предлагаемой системы для организации телевизионного наблюдения на автомобильной стоянке.On Fig demonstrates the practical use of the proposed system for organizing television surveillance in the parking lot.
На фиг.12,а показано изображение, формируемое в режиме 1, а на фиг.12,б - в режиме 2, где отчетливо виден номер автомобиля в априори выбранном «окошке» - в левом верхнем углу видимого растра.On Fig, a shows the image formed in
Как отмечалось выше, положение «окошка» в растре комбинированного изображения может быть иным, что может быть спроектировано и достаточно легко обеспечено программными средствами.As noted above, the position of the “window” in the raster of the combined image may be different, which can be designed and quite easily provided with software.
В качестве иллюстрации на фиг.12,в показано, что зоной повышенного интереса оператора является стоящий справа человек. Лицо этого человека выводится в комбинированном изображении на фиг.12,г в пределах «окошка», расположенного в левом нижнем углу растра.As an illustration of FIG. 12, c shows that the operator’s area of increased interest is the person to the right. The person’s face is displayed in the combined image in FIG. 12, d within the “window” located in the lower left corner of the raster.
Следует добавить, что для такого сюжета установлен и другой формат самого «окошка».It should be added that another format of the “window” itself is also set for such a plot.
Важно отметить, что в предлагаемом решении показатель разрешающей способности, как и у прототипа, сохраняется неизменным в пределах всего комбинированного изображения.It is important to note that in the proposed solution, the resolution indicator, like that of the prototype, remains unchanged within the entire combined image.
С другой стороны, по отношению к прототипу, световая чувствительность устройства для изображения общего вида увеличена, а ее реальная величина не уступает, а может даже несколько превосходить аналогичный показатель для увеличенного по масштабу изображения.On the other hand, with respect to the prototype, the light sensitivity of the device for the general image is increased, and its real value is not inferior, and may even slightly exceed the same indicator for an enlarged image.
Выигрыш в световой чувствительности, а следовательно, и в качестве изображения общего вида, определяется числом n суммируемых кадров накопления. Сама же величина n может быть ограничена, с одной стороны, динамикой событий на объекте, которые необходимо видеть оператору, а с другой стороны, - ростом темновой составляющей в сигнале фотоприемника.The gain in light sensitivity, and therefore, as a general image, is determined by the number n of accumulated frames of accumulation. The quantity n itself can be limited, on the one hand, by the dynamics of events at the object that the operator needs to see, and on the other hand, by the growth of the dark component in the photodetector signal.
Для сегодняшних матриц ПЗС, которые не снабжены элементами принудительного охлаждения кристалла, величина n может достигать 50.For today's CCD matrices that are not equipped with forced cooling elements, n can be as high as 50.
В настоящее время все блоки предлагаемого решения освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью, поэтому следует считать предлагаемое изобретение соответствующим требованию промышленной применимости.Currently, all blocks of the proposed solutions are mastered or can be mastered by domestic industry, therefore, the proposed invention should be considered as meeting the requirements of industrial applicability.
Источники информацииInformation sources
1. Патент 2174745 РФ. МПК H04N 7/00, 7/18. Телевизионная камера с селективным масштабированием. / В.М. Смелков, Ю.А. Смоляков, В.Е. Антонов, В.М. Петрова // Б.И. - 2001. - №28.1. Patent 2174745 of the Russian Federation. IPC H04N 7/00, 7/18. Selective zoom television camera. / V.M. Smelkov, Yu.A. Smolyakov, V.E. Antonov, V.M. Petrova // B.I. - 2001. - No. 28.
2. Руководство по быстрой установке продукта Aver TV 307 от компании AverMedia TECHNOLOGIES, Inc. (Тайвань).2. Aver TV 307 Quick Installation Guide from AverMedia TECHNOLOGIES, Inc. (Taiwan).
3. Никитин В.В., Цыцулин А.К. Телевидение в системах физической защиты. - С.-Пб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2001.3. Nikitin VV, Tsytsulin A.K. Television in physical protection systems. - S.-Pb .: SPbGETU "LETI", 2001.
4. Владо Дамьяновски. СТУ. Библия видеонаблюдения, Цифровые и сетевые технологии. / Перевод с англ. М.: ООО «Ай-Эс-Эс Пресс», 2006.4. Vlado Damianowski. STU. Bible CCTV, Digital and Network Technology. / Translation from English. M .: LLC "IS-ES Press", 2006.
5. www.avagotech.com5. www.avagotech.com
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012135539/07A RU2504099C1 (en) | 2012-08-17 | 2012-08-17 | Television system with selective image scaling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012135539/07A RU2504099C1 (en) | 2012-08-17 | 2012-08-17 | Television system with selective image scaling |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2504099C1 true RU2504099C1 (en) | 2014-01-10 |
Family
ID=49884821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012135539/07A RU2504099C1 (en) | 2012-08-17 | 2012-08-17 | Television system with selective image scaling |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2504099C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2736361C1 (en) * | 2020-03-04 | 2020-11-16 | Вячеслав Михайлович Смелков | Television system with selective image scaling (embodiments) |
| RU2748754C1 (en) * | 2020-09-28 | 2021-05-31 | Вячеслав Михайлович Смелков | Selective zoom tv system (options) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4002824A (en) * | 1976-01-28 | 1977-01-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Selective zoom camera and display |
| RU2174745C1 (en) * | 2000-06-23 | 2001-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт промышленного телевидения "Растр" | Selective-zooming television camera |
| US6937277B1 (en) * | 1998-04-24 | 2005-08-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Image input apparatus employing read region size determination |
| US7492821B2 (en) * | 2005-02-08 | 2009-02-17 | International Business Machines Corporation | System and method for selective image capture, transmission and reconstruction |
| US7528875B2 (en) * | 2004-04-06 | 2009-05-05 | Olympus Corporation | Solid state imaging apparatus and method for handling read region |
| US8045047B2 (en) * | 2005-06-23 | 2011-10-25 | Nokia Corporation | Method and apparatus for digital image processing of an image having different scaling rates |
-
2012
- 2012-08-17 RU RU2012135539/07A patent/RU2504099C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4002824A (en) * | 1976-01-28 | 1977-01-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Selective zoom camera and display |
| US6937277B1 (en) * | 1998-04-24 | 2005-08-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Image input apparatus employing read region size determination |
| RU2174745C1 (en) * | 2000-06-23 | 2001-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт промышленного телевидения "Растр" | Selective-zooming television camera |
| US7528875B2 (en) * | 2004-04-06 | 2009-05-05 | Olympus Corporation | Solid state imaging apparatus and method for handling read region |
| US7492821B2 (en) * | 2005-02-08 | 2009-02-17 | International Business Machines Corporation | System and method for selective image capture, transmission and reconstruction |
| US8045047B2 (en) * | 2005-06-23 | 2011-10-25 | Nokia Corporation | Method and apparatus for digital image processing of an image having different scaling rates |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2736361C1 (en) * | 2020-03-04 | 2020-11-16 | Вячеслав Михайлович Смелков | Television system with selective image scaling (embodiments) |
| RU2748754C1 (en) * | 2020-09-28 | 2021-05-31 | Вячеслав Михайлович Смелков | Selective zoom tv system (options) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102124726B (en) | CMOS image sensor with selectable hard-wired binning | |
| EP4160680A1 (en) | Image sensor with wide dynamic range | |
| US8508584B2 (en) | Image pickup apparatus, zoom correction information creation method and program, and recording medium | |
| RU2727920C9 (en) | Panoramic television surveillance computer system with selective image scaling | |
| EP2590413A1 (en) | Solid-state image capture element and image capture device comprising said solid-state image capture element, and image capture control method and image capture control program | |
| CN105814877A (en) | Electronic apparatus and method of controlling the same | |
| RU2723645C1 (en) | High-resolution panorama television surveillance computer system device | |
| RU2504100C1 (en) | Television system with selective image scaling | |
| JPH0510872B2 (en) | ||
| RU2504099C1 (en) | Television system with selective image scaling | |
| RU2723640C1 (en) | High-resolution panorama television surveillance computer system device | |
| RU2730177C1 (en) | Television system with selective image scaling (versions) | |
| RU2501090C1 (en) | Security television system | |
| US20140354777A1 (en) | Apparatus and method for obtaining spatial information using active array lens | |
| RU2736361C1 (en) | Television system with selective image scaling (embodiments) | |
| RU2743571C1 (en) | Computing system device for panoramic video surveillance with selective image scaling | |
| RU2298883C2 (en) | Device for calibrating direction of observing line of two-camera television system | |
| RU2748754C1 (en) | Selective zoom tv system (options) | |
| US20220116557A1 (en) | Pixel array and image sensor including the same | |
| CN113890962B (en) | Image sensor, 3D camera and control method of image sensor | |
| RU2502211C1 (en) | Television system for monitoring movement of hot-rolled products | |
| RU2231123C2 (en) | Tv emergency alarm system | |
| RU2199828C2 (en) | Selective-scaling television camera | |
| RU2785152C1 (en) | Design of a computer panoramic video surveillance system with high resolution | |
| RU2755809C1 (en) | Device of a computer system for panoramic television surveillance with increased resolution |