RU2552101C1 - Configuration of tv panoramic observation computer system and organisation of photo receiver to this end - Google Patents
Configuration of tv panoramic observation computer system and organisation of photo receiver to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2552101C1 RU2552101C1 RU2014124660/07A RU2014124660A RU2552101C1 RU 2552101 C1 RU2552101 C1 RU 2552101C1 RU 2014124660/07 A RU2014124660/07 A RU 2014124660/07A RU 2014124660 A RU2014124660 A RU 2014124660A RU 2552101 C1 RU2552101 C1 RU 2552101C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photodetector
- ring
- output
- television camera
- elements
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемая группа изобретений относится к панорамному телевизионному наблюдению, которое выполняется телевизионной системой при помощи телевизионной камеры кругового обзора в области, близкой к полусфере, т.е. в пространственном угле 360 градусов по азимуту и десятки градусов по углу места.The proposed group of inventions relates to panoramic television surveillance, which is performed by a television system using a television circular camera in a region close to the hemisphere, i.e. in a spatial angle of 360 degrees in azimuth and tens of degrees in elevation.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения [1], содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, при этом телевизионная камера состоит из последовательно расположенных и оптически связанных панорамного объектива и датчика цифрового телевизионного сигнала, который содержит в своем составе твердотельный фотоприемник с прямоугольной мишенью и блок фотоприемника, обеспечивающий прогрессивную или чересстрочную прямоугольную развертку аналогового видеосигнала фотоприемника и формирование на выходе телевизионной камеры цифрового телевизионного сигнала, а в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая блок преобразования «кольцевого» кадра в «прямоугольные» кадры (БПКП), вход которого подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть», причем число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению:The closest in technical essence to the claimed invention should be considered the device of a computer system for panoramic television surveillance [1], containing a series-connected television camera and a server, which is a node of the local area network, to which two or more personal computers are connected, while the television camera consists of sequentially located and optically coupled panoramic lens and digital television signal sensor, which contains a solid a separate photodetector with a rectangular target and a photodetector unit that provides progressive or interlaced rectangular scanning of the analog video signal of the photodetector and generating a digital television signal at the output of the television camera, and a video card is installed in the expansion connector on the server motherboard, coordinated for input / output, control and power channels with a server bus containing a block for converting a “ring” frame into “rectangular” frames (BPCP), the input of which is connected to the output of the op block proliferative memory per frame, and the output - to the output of a "network" with the number "rectangular" frames corresponding to one current "ring" frame satisfies the relation:
где γг - горизонтальный угол поля зрения в градусах наблюдаемого оператором изображения, а само это преобразование выполняется программным путем.where γ g is the horizontal angle of the field of view in degrees of the image observed by the operator, and this conversion itself is performed programmatically.
Недостаток прототипа компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения - избыточная полоса пропускания канала связи телевизионной камеры с сервером.The disadvantage of the prototype computer system for panoramic television surveillance is the excess bandwidth of the communication channel of the television camera with the server.
Для телевизионной камеры прототипа известно техническое решение ее важнейшего компонента - фотоприемника [2], имеющего прямоугольную форму мишени, который выполнен по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС) и содержит на общем кристалле фотоприемную область, секцию памяти, выходной горизонтальный регистр сдвига и преобразователь «заряд - напряжение» (БПЗН). Такая схемотехническая организация матричного фотоприемника на ПЗС получила название «строчно-кадровый перенос. Фотоприемная область у нее выполнена точно так же, как у матрицы с организацией «строчный перенос», но в приборе имеется встроенная секция аналоговой памяти на кадр, расположенная между фотоприемной областью и выходным регистром (см., например, [2, с. 42]),For a television camera of the prototype, the technical solution of its most important component, the photodetector [2], has a rectangular target shape, which is made by the technology of charge-coupled devices (CCD) and contains a photodetector region, a memory section, an output horizontal shift register and a converter charge is voltage ”(BPS). Such a circuitry organization of the matrix photodetector at the CCD is called “line-frame transfer. The photodetector region for her was performed in exactly the same way as for the matrix with the “line transfer” organization, but the device has a built-in section of analog memory per frame located between the photodetector region and the output register (see, for example, [2, p. 42] ),
За рубежом эту концепцию матрицы ПЗС называют "frame-line transfer", т.е. в буквальном переводе с английского этот термин означает «кадрово-строчный перенос» (см. например, [3, с. 137]).Abroad, this concept of the CCD is called "frame-line transfer", i.e. literally translated from English, this term means “personnel-lowercase transfer” (see, for example, [3, p. 137]).
Фотоприемная секция такого матричного сенсора обеспечивает накопление зарядовых пакетов в светочувствительных элементах, в качестве которых используются фотодиоды, организованные в линейки столбцов. В непосредственной близости от каждого столбца фотодиодов находится нечувствительный к свету вертикальный ПЗС-регистр сдвига, отделенный от фотодиодов фотозатвором. В интервале прямого хода кадровой развертки, когда на фотозатвор подается низкий уровень напряжения, обеспечивающий потенциальный барьер между фотодиодами и вертикальным ПЗС-регистром, происходит накопление зарядовых пакетов. По окончании накопления на фотозатвор кратковременно, в интервале обратного хода по кадру, подается высокий уровень напряжения, разрешающий перенос зарядовых пакетов из фотодиодов в потенциальные ямы, образованные в вертикальных ПЗС-регистрах сдвига. Затем, в том же интервале обратного хода кадровой развертки, эти заряды переносятся параллельно вниз - в экранированную от света секцию памяти. В последующем интервале прямого хода по кадру зарядовые пакеты из секции памяти переносятся (в интервалах обратного хода строчной развертки) строка за строкой вниз по направлению к горизонтальному выходному регистру сдвига. Каждая зарядовая строка изображения затем поэлементно считывается через БПЗН, образуя на выходе «видео» фотоприемника электрический видеосигнал.The photodetector section of such a matrix sensor provides the accumulation of charge packets in photosensitive elements, which are used as photodiodes, organized in a line of columns. In the immediate vicinity of each column of photodiodes is a light-insensitive vertical CCD shift register, separated from the photodiodes by a photocell. In the interval of the forward course of the frame scan, when a low voltage level is applied to the photo-gate, which provides a potential barrier between the photodiodes and the vertical CCD register, charge packets accumulate. At the end of the accumulation, a high voltage level is applied to the photo-gate for a short time, in the interval of the reverse motion through the frame, allowing transfer of charge packets from photodiodes to potential wells formed in vertical CCD shift registers. Then, in the same interval of the reverse rotation of the frame scan, these charges are transferred in parallel downward - to the memory section shielded from light. In the subsequent interval of the forward stroke in the frame, charge packets from the memory section are transferred (in the intervals of the reverse stroke of the horizontal scan) line by line down towards the horizontal output shift register. Each charge line of the image is then read out element-by-element through an overvoltage sensing device, forming an electric video signal at the output of the “video” detector.
Фотоприемник, выполненный по технологии ПЗС в виде прямоугольной матрицы в соответствии с концепцией «строчно-кадровый перенос», обладает наилучшим показателем в части отношения сигнал/шум [3, с. 135].A photodetector made by CCD technology in the form of a rectangular matrix in accordance with the concept of “line-frame transfer” has the best indicator in terms of signal-to-noise ratio [3, p. 135].
Однако следует признать и его «слабость» в качестве фотоприемника для устройства прототипа. Недостаток заключается в том, что его организация с выполнением прямоугольной формы мишени, не является благоприятной (оптимальной) применительно к кольцевому оптическому изображению контролируемой сцены, формируемому панорамным объективом.However, its "weakness" as a photodetector for the prototype device should be recognized. The disadvantage is that its organization with the execution of the rectangular shape of the target is not favorable (optimal) in relation to the ring optical image of the controlled scene formed by the panoramic lens.
Обоснованием этого утверждения служит необходимость иметь для фотоприемника высокое число элементов (пикселов) по горизонтали и вертикали. При этом значительная часть пикселов является бесполезной, т.к. не несет информации о наблюдаемом сюжете, но принудительно используется при формировании видеосигнала в телевизионной камере. Отсюда и возникает вынужденное расширение полосы пропускания для канала связи телевизионной камеры с сервером, что является недостатком всего устройства компьютерной системы прототипа.The rationale for this statement is the need for a photodetector to have a high number of elements (pixels) horizontally and vertically. Moreover, a significant part of the pixels is useless, because It does not carry information about the observed plot, but is used forcibly when generating a video signal in a television camera. Hence the forced expansion of the bandwidth for the communication channel of the television camera with the server, which is a drawback of the entire device of the prototype computer system.
Задачей изобретения является оптимизация устройства компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения путем устранения избыточной полосы пропускания канала связи телевизионной камеры с сервером за счет использования для фотоприемника телевизионной камеры кристалла мишени в форме кругового кольца и с организацией «кольцевого» растра изображения.The objective of the invention is to optimize the device of a computer system for panoramic television surveillance by eliminating the excess bandwidth of the communication channel of the television camera to the server by using a target crystal in the form of a circular ring for the photodetector of the television camera and with the organization of an "annular" image raster.
Поставленная задача в заявляемом устройстве компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения решается тем, что в устройство прототипа [1], содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, при этом телевизионная камера состоит из последовательно расположенных и оптически связанных панорамного объектива и датчика цифрового телевизионного сигнала, который содержит в своем составе последовательно расположенные и связанные твердотельный фотоприемник и блок фотоприемника, обеспечивающий развертку аналогового видеосигнала фотоприемника и формирование на выходе телевизионной камеры цифрового телевизионного сигнала, а в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая блок преобразования «кольцевого» кадра в «прямоугольные» кадры (БПКП), вход которого подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть», причем число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению (1), а само это преобразование выполняется программным путем, вносится изменение в устройство телевизионной камеры, заключающееся в том, что вводится другая схемотехническая организация фотоприемника, за счет которой обеспечиваются другие («кольцевые») параметры и характеристики развертки видеосигнала.The problem in the inventive device of a computer system for panoramic television surveillance is solved by the fact that in the prototype device [1], containing a series-connected television camera and a server, which is a node of the local area network, to which two or more personal computers are connected, the television camera consists of sequentially located and optically coupled panoramic lens and digital television signal sensor, which contains a follower o located and connected solid-state photodetector and photodetector unit, which provides the scan of the analog video signal of the photodetector and the formation of a digital television signal at the output of the television camera, and a video card is installed in the expansion slot on the server motherboard, matched through the input / output channels, control and power supply with the server bus containing a block for converting a "ring" frame into "rectangular" frames (BPCP), the input of which is connected to the output of the RAM block per frame, and the output to the output “network”, and the number of “rectangular” frames corresponding to one current “ring” frame satisfies relation (1), and this conversion itself is carried out programmatically, a change is made to the device of the television camera, which consists in introducing another circuit organization photodetector, due to which other ("ring") parameters and characteristics of the scan of the video signal are provided.
Для фотоприемника телевизионной камеры прототипа [2], который выполнен по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС) и содержит на общем кристалле фотоприемную область, секцию памяти, выходной регистр сдвига, заканчивающийся преобразователем «заряд - напряжение» (БПЗН), причем на фотоприемной области линейки светочувствительных элементов чередуются с линейками экранированных от света элементами, поставленная задача решается тем, что мишень фотоприемника имеет форму кругового кольца, а линейки светочувствительных и линейки экранированных от света элементов фотоприемной области, а также линейки экранированных от света элементов секции памяти расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии и расположенному там выходному регистру сдвига, который является «кольцевым», причем число элементов в каждой «кольцевой» строке фотоприемной области и в каждой «кольцевой» строке секции памяти фотоприемника равно числу элементов в его «кольцевом» регистре сдвига.For the photodetector of a television camera of the prototype [2], which is made by the technology of charge-coupled devices (CCD) and contains a photodetector region on a common crystal, a memory section, an output shift register ending in a charge-voltage converter (BPS), and on the photodetector region the lines of photosensitive elements alternate with the lines of elements shielded from light, the problem is solved in that the target of the photodetector has the shape of a circular ring, and the lines of photosensitive and the line of screens of light elements of the photodetector region, as well as a line of light-shielded elements of the memory section, are located along radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery and the output shift register located there, which is “circular”, with the number of elements in each “circular” the line of the photodetector region and in each “ring” line of the memory section of the photodetector is equal to the number of elements in its “ring” shift register.
Благодаря этому блок фотоприемника телевизионной камеры формирует не «прямоугольный», а «кольцевой» растр изображения.Due to this, the photodetector block of the television camera forms not a “rectangular”, but an “annular” image raster.
Сопоставительный анализ с прототипом [1] показывает, что заявляемое устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения отличается наличием новых параметров реализуемой развертки сигнала изображения в телевизионной камере, которые обеспечивают ей принципиальное отличие от прямоугольной развертки, а сама она может быть охарактеризована как «кольцевая» развертка видеосигнала по методу «кольцевой строчно-кадровый перенос».Comparative analysis with the prototype [1] shows that the inventive device of a computer system for panoramic television surveillance is characterized by the presence of new parameters of the realized scan of the image signal in the television camera, which provide it with a fundamental difference from the rectangular scan, and it can be described as a “ring” scan of the video signal according to the method of "ring line-frame transfer".
По отношению к прототипу [2] заявляемая организация фотоприемника телевизионной камеры отличается геометрической формой его выполнения, обеспечивающей реализацию нового («кольцевого») растра изображения при сохранении ПЗС-технологии изготовления сенсора и, что не менее важно, при сохранении требуемых сигналов для его управления.In relation to the prototype [2], the claimed organization of the photodetector of a television camera differs in the geometric form of its implementation, which ensures the implementation of a new ("ring") image raster while maintaining the CCD technology for manufacturing the sensor and, no less important, while maintaining the required signals for its control.
Совокупность известных и новых признаков каждого из этих двух заявляемых устройств не известна из уровня техники, поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизны.The combination of known and new features of each of these two claimed devices is not known from the prior art, therefore, the proposed technical solution meets the criterion of novelty.
Заявляемое решение содержит группу изобретений, образующих единый изобретательский замысел для случая, когда условием объединения в группу является предназначенность одного объекта для осуществления в другом.The claimed solution contains a group of inventions that form a single inventive concept for the case when the condition for combining into a group is the purpose of one object for implementation in another.
Применительно к предлагаемому решению условие единого изобретательского замысла соблюдено, т.к. объект изобретения - организация фотоприемника телевизионной камеры предназначена для осуществления в другом объекте - устройстве системы телевизионного наблюдения.In relation to the proposed solution, the condition of a single inventive concept is met, because the object of the invention is the organization of the photodetector of a television camera is intended for implementation in another object - the device of a television surveillance system.
В заявляемом решении чрезмерно высокая информационная емкость фотоприемника не требуется, сокращается и избыточная полоса пропускания канала связи телевизионной камеры с сервером. Поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.In the claimed solution, an excessively high information capacity of the photodetector is not required, and the excess bandwidth of the communication channel of the television camera with the server is also reduced. Therefore, the proposed solution meets the criterion of the presence of an inventive step.
На фиг. 1 приведена структурная схема первого заявляемого изобретения - устройства компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения; на фиг. 2 приведена схема организации фотоприемника, представляющая второе заявляемое изобретение; на фиг. 3. показан фрагмент фотоприемника по фиг. 2, иллюстрирующий подробности его конструкции; на фиг. 4, по данным [4], представлена фотография изображения, полученного при помощи отечественного панорамного зеркально-линзового объектива; на фиг. 5 - структурная схема телевизионной камеры с использованием заявляемого фотоприемника; на фиг. 6 - временные диаграммы, поясняющие работу этой телевизионной камеры; на фиг. 7 схематически показано содержимое оперативной памяти сервера, где записано кольцевое панорамное изображение, воспринимаемое фотоприемником, когда каждая «кольцевая» строка при записи «разбита» на шесть составляющих; на фиг. 8 - предлагаемое оператору это панорамное изображение в виде последовательности из 6-ти «прямоугольных» кадров; на фиг. 9 - возможная структурная схема для выполнения сетевого компьютерного решения с использованием заявляемого устройства.In FIG. 1 shows a structural diagram of the first claimed invention - the device of a computer system for panoramic television surveillance; in FIG. 2 shows a diagram of the organization of the photodetector, representing the second claimed invention; in FIG. 3. shows a fragment of the photodetector of FIG. 2 illustrating the details of its construction; in FIG. 4, according to [4], a photograph of an image obtained using a domestic panoramic mirror-lens lens is presented; in FIG. 5 is a structural diagram of a television camera using the inventive photodetector; in FIG. 6 is a timing chart explaining the operation of this television camera; in FIG. 7 schematically shows the contents of the server’s RAM where an annular panoramic image is recorded perceived by the photodetector when each “annular” line is “broken” into six components during recording; in FIG. 8 - the operator is offered this panoramic image in the form of a sequence of 6 "rectangular" frames; in FIG. 9 is a possible structural diagram for performing a network computer solution using the inventive device.
Заявляемое устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения, см. фиг. 1, содержит последовательно соединенные телевизионную камеру 1 и сервер 2, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров в позиции 3, при этом телевизионная камера 1 состоит из последовательно расположенных и оптически связанных панорамного объектива 1-1, твердотельного фотоприемника 1-2 и блока 1-3 кольцевой развертки фотоприемника и формирования цифрового телевизионного сигнала, при этом управляющие входы фотоприемника 1-2 подключены к выходам импульсных напряжений блока 1-3, реализующих «кольцевую» развертку, а выход цифрового телевизионного сигнала, формируемого в блоке 1-3, является выходом телевизионной камеры 1, при этом на материнской плате сервера 2 установлена плата видео, выполняющая программным путем запись «кольцевого» видеосигнала в оперативную память сервера и преобразование «кольцевых» кадров в «прямоугольные» кадры, причем число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению (1).The inventive device of a computer system for panoramic television surveillance, see Fig. 1, comprises a
Заявляемая организация фотоприемника 1-2, см. фиг. 3…4, с мишенью в виде кругового кольца может быть реализована по технологии ПЗС.The inventive organization of the photodetector 1-2, see Fig. 3 ... 4, with a target in the form of a circular ring can be implemented using CCD technology.
Она содержит на общем кристалле фотоприемную область 1-2-1, в которой чередуются радиально расположенные (от воображаемого геометрического центра кольца) линейки светочувствительных элементов и линейки элементов, экранированных от света, а также линейки экранированных от света элементов секции памяти 1-2-2, «кольцевой» регистр сдвига 1-2-3 и БПЗН 1-2-4, причем число элементов в каждой «кольцевой» строке фотоприемной области 1-2-1 и в каждой «кольцевой» строке секции памяти 1-2-2 равно числу элементов в «кольцевом» регистре сдвига 1-2-3.It contains a photodetector region 1-2-1 on a common crystal, in which lines of photosensitive elements and lines of elements shielded from light, as well as lines of elements shielded from light, of a memory section 1-2-2 are alternately radially located (from the imaginary geometric center of the ring) , The “circular” shift register 1-2-3 and the CWPN 1-2-4, and the number of elements in each “circular” line of the photodetector region 1-2-1 and in each “circular” line of the memory section 1-2-2 is the number of elements in the "circular" shift register 1-2-3.
Следует отметить, что для заявляемого «кольцевого» фотоприемника электроды переноса в фотоприемной области, в секции памяти и в «кольцевом» регистре сдвига могут быть выполнены с геометрической формой не в виде прямоугольника, а в виде части кругового кольца. Несомненно, что это предоставит и определенные преимущества при изготовлении «кольцевого» фотоприемника по технологии ПЗС.It should be noted that for the inventive "ring" photodetector, the transfer electrodes in the photodetector region, in the memory section and in the "ring" shift register can be made with a geometric shape not in the form of a rectangle, but in the form of a part of a circular ring. Undoubtedly, this will provide certain advantages in the manufacture of the “ring” photodetector using CCD technology.
Панорамный объектив 1-1 телевизионной камеры, как и в прототипе, предназначен для формирования оптического изображения кругового обзора («кольцевого» изображения). В качестве технического решения для панорамного объектива 1-1, совпадающим с аналогичным решением для прототипа, может быть предложен панорамный зеркально-линзовый объектив, конструкция которого запатентована в России отечественными специалистами из Московского государственного университета геодезии и картографии [4].The panoramic lens 1-1 of the television camera, as in the prototype, is designed to form an optical image of a circular view ("ring" image). As a technical solution for a panoramic lens 1-1, which coincides with a similar solution for the prototype, a panoramic mirror-lens lens can be proposed, the design of which is patented in Russia by Russian specialists from Moscow State University of Geodesy and Cartography [4].
Фотография кольцевого изображения, формируемого панорамным объективом, представлена на фиг. 4. Угловое поле в пространстве предметов для этого объектива составляет 360 градусов по азимуту и может достигать (75-80) градусов по углу места.A photograph of the annular image formed by the panoramic lens is shown in FIG. 4. The angular field in the space of objects for this lens is 360 degrees in azimuth and can reach (75-80) degrees in elevation.
Наличие пассивной (неинформативной) области в центре оптического кадра панорамного объектива подтверждает целесообразность выбора формы фотоприемника в пользу кругового кольца.The presence of a passive (non-informative) region in the center of the optical frame of the panoramic lens confirms the advisability of choosing the shape of the photodetector in favor of a circular ring.
Блок 1-3 телевизионной камеры, как и для прототипа [1], содержит временной контроллер 1-3-1, сигнальный процессор 1-3-2, первый преобразователь уровней (ПУ) 1-3-3, второй ПУ 1-3-4 и третий ПУ 1-3-5, а также аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1-3-6, выход которого является выходом телевизионной камеры.Block 1-3 of a television camera, as for the prototype [1], contains a time controller 1-3-1, a signal processor 1-3-2, a first level converter (PU) 1-3-3, a second PU 1-3- 4 and the third PU 1-3-5, as well as an analog-to-digital converter (ADC) 1-3-6, the output of which is the output of a television camera.
Чувствительность телевизионной камеры, а следовательно, и системы панорамного наблюдения в целом может быть существенно повышена, если в состав блока 1-3 будет дополнительно введен формирователь импульсов (ФИ) 1-3-6, как показано на фиг. 5. Блок ФИ 1-3-6 предназначен для осуществления логического управления работой секции памяти 1-2-2 фотоприемника с целью суммирования в ней зарядовых пакетов, сформированных в фотоприемной секции 1-2-1.The sensitivity of the television camera, and therefore the panoramic monitoring system as a whole, can be significantly increased if a pulse shaper (FI) 1-3-6 is additionally introduced into the unit 1-3, as shown in FIG. 5. The FI 1-3-6 block is intended for the logical control of the operation of the memory section 1-2-2 of the photodetector in order to summarize in it the charge packets formed in the photodetector section 1-2-1.
Пусть l - число суммируемых в секции 1-2-2 кадров. Тогда период следования цифрового видеосигнала, поступающего в оперативную память сервера 2, будет равен lTк, а вывод из памяти, как и ранее, - Тк.Let l be the number of frames summed in a section 1-2-2. Then the repetition period of the digital video signal entering the RAM of
Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения (см. фиг. 1) работает следующим образом. Как и в прототипе [1], предполагается, что телевизионная камера 1 установлена в фиксированное положение, например при помощи фотоштатива (на фиг. 1 он не показан).The device of a computer system for panoramic television surveillance (see Fig. 1) works as follows. As in the prototype [1], it is assumed that the
Фотоприемник 1-2 телевизионной камеры (см. фиг. 2…3) реализует «кольцевую» развертку зарядового изображения на фотоприемной области 1-2-1 с последующим переносом зарядовых пакетов всех строк кадра в секцию памяти 1-2-2 и заключительным поэлементным считыванием зарядовых пакетов в «кольцевом» регистре сдвига 1-2-3 с формированием на выходе БПЗН 1-2-4 напряжения видеосигнала в аналоговой форме. При этом в интервале прямого хода по кадру происходит процесс накопления зарядовых пакетов, пропорциональных освещенности панорамного сюжета, в светочувствительных пикселах фотоприемной области 1-2-1. В течение кратковременного промежутка последующего интервала обратного хода кадровой развертки открывается фотозатвор, и заряды всех «кольцевых» строк, участвовавших в накоплении, переносятся (за один шаг поворота) в экранированные от света пикселы, расположенные на той же области 1-2-1.The photodetector 1-2 of a television camera (see Fig. 2 ... 3) implements a “ring” scan of the charge image on the photodetector region 1-2-1 with the subsequent transfer of charge packets of all lines of the frame to the memory section 1-2-2 and the final element-wise reading charge packets in the “ring” shift register 1-2-3 with the formation of the output voltage 1-2-2-4 voltage of the video signal in analog form. At the same time, in the interval of the forward course of the frame, the process of accumulation of charge packets proportional to the illumination of the panoramic scene occurs in the photosensitive pixels of the photodetector region 1-2-1. During a short period of the subsequent interval of the reverse rotation of the frame scan, a photo shutter opens, and the charges of all the "ring" lines involved in the accumulation are transferred (in one rotation step) to the screened from light pixels located in the same region 1-2-1.
В том же интервале обратного хода по кадру накопленные ранее зарядовые пакеты в радиальных направлениях переносятся из области 1-2-1 в секцию 1-2-2.In the same interval of the reverse stroke along the frame, the previously accumulated charge packets in the radial directions are transferred from the region 1-2-1 to the section 1-2-2.
Затем фотозатвор закрывается и в новом кадровом цикле на мишени выполняется накопление другой зарядовой «картины», а предыдущая зарядовая «картина» выводится из кристалла фотоприемника. При этом в интервале обратного хода строчной развертки происходит загрузка новыми зарядами из секции 1-2-2 в «кольцевой» регистр 1-2-3, которые затем, в каждом последующем интервале прямого хода по строке, переносятся в направлении к БПЗН 1-2-4, где для сигнала изображения выполняется поэлементное конвертирование уровня заряда в уровень напряжения.Then the photo shutter closes and in a new frame cycle, another charge “picture” is accumulated on the target, and the previous charge “picture” is output from the photodetector crystal. At the same time, in the interval of the reverse stroke of horizontal scanning, new charges are loaded from section 1-2-2 into the “circular” register 1-2-3, which then, in each subsequent interval of the forward stroke along the line, are transferred towards BPZN 1-2 -4, where an image-by-element conversion of the charge level to the voltage level is performed for the image signal.
Аналоговый видеосигнал фотоприемника, как и в прототипе, преобразуется далее при помощи сигнального процессора 1-3-2 и АЦП 1-3-6 в цифровой телевизионный сигнал (ЦТС) «кольцевого» кадра на выходе телевизионной камеры. Затем ЦТС по интерфейсу (например, USB 2,0) передается на сервер 2, где выполняется запись видеоинформации в его оперативную память на кадр.The analog video signal of the photodetector, as in the prototype, is further converted using a signal processor 1-3-2 and ADC 1-3-6 into a digital television signal (DTS) of the "ring" frame at the output of the television camera. Then, the DTS via the interface (for example, USB 2.0) is transmitted to
Предположим, что горизонтальный угол поля зрения (γг) предъявляемого оператору изображения составляет 60°. Тогда должно быть предусмотрено, что одна шестая часть каждой «кольцевой» строки из «кольцевого» кадра записывается в сервере 2 соответственно в один из шести массивов оперативной памяти на кадр.Suppose that the horizontal field of view angle (γ g ) of the image presented to the operator is 60 °. Then it should be provided that one sixth of each "ring" line from the "ring" frame is recorded in
Допустим, что полное число «кольцевых» строк в «кольцевом» кадре составляет m.Suppose that the total number of “ring” lines in a “ring” frame is m.
Содержимое оперативной памяти сервера 2, куда записывается панорамное изображение, может быть представлено так, как это показано на фиг. 7, т.е. в его составе шесть массивов памяти с записью в них соответственно шести областей входного видеосигнала текущего «кольцевого» кадра. Принятое на фиг. 7 обозначение заполненных ячеек памяти состоит из двух цифр и знака «дефис» между ними. Первая цифра отражает порядковый номер регистрируемой (1/6) части «кольцевой» строки, а вторая цифра - порядковый номер самой «кольцевой» строки в «кольцевом» кадре.The contents of the RAM of the
Как и в прототипе, в сервере 2 при помощи элемента БПКП, реализующего возложенные на него функции программным путем, осуществляется операция считывания видеосигнала, а в результате - конвертирование «кольцевого» кадра в обычные «прямоугольные» кадры и возможность предоставления этой информации на выходе «сеть» сервера 2.As in the prototype, in
Отметим, что операция считывания «прямоугольных» кадров включает и коррекцию геометрических искажений соответствующего участка панорамного изображения точно так же, как это имеет место в прототипе.Note that the operation of reading “rectangular” frames includes the correction of geometric distortions of the corresponding section of the panoramic image in the same way as in the prototype.
В результате цифровой видеосигнал записи для каждого «кольцевого» кадра изображения преобразуется в n «прямоугольных» кадров, которые могут быть предложены в виде выбранной последовательности (см. фиг. 8) операторам локальной вычислительной сети. В нашем примере эта последовательность содержит 6 различных изображений.As a result, the digital video recording signal for each “ring” image frame is converted into n “rectangular” frames, which can be offered as a selected sequence (see Fig. 8) to the operators of the local computer network. In our example, this sequence contains 6 different images.
Будем считать, что в качестве персональных компьютеров 3, образующих эту сеть, использованы ноутбуки. Они содержат в своем составе материнскую плату с установленными на ней процессором и оперативной памятью, а также жесткий диск, дисплей, клавиатуру и тачпад - указательное устройство, используемое вместо манипулятора «мышь». Оператор каждого ноутбука 3 может осуществить селекцию предлагаемого сервером 2 изображения и его вывод на экран дисплея.We assume that laptops are used as
Пусть освещенность наблюдаемой сцены в вечернее или в ночное время такова, что начинает сказываться нехватка чувствительности телевизионной камеры из-за низкого отношения сигнал/шум на выходе «видео» фотоприемника 1-2. Тогда вручную или автоматически производится перевод фотоприемника 1-2 на работу в режиме суммирования зарядовых пакетов кадров в секции памяти 1-2-2.Let the illumination of the observed scene in the evening or at night be such that a lack of sensitivity of the television camera begins to affect due to the low signal-to-noise ratio at the output of the “video” of photodetector 1-2. Then, manually or automatically, the photodetector 1-2 is transferred to work in the mode of summing the charge packets of frames in the memory section 1-2-2.
Пусть в фотоприемнике 1-2 использована трехфазная система управления зарядовыми пакетами, а в текущий момент выполняется суммирование l кадров. Тогда на вход стробирования ФИ 1-3-6, см. фиг. 5, приходит с временного контроллера 1-3-1 сигнал управления, показанный на фиг. 7а. Поэтому подаваемые на тактовый вход ФИ 1-3-6 трехфазные импульсные последовательности (см. фиг. 7б…г) будут преобразованы в другие управляющие последовательности, как показано соответственно на фиг. 7д…ж.Let a three-phase charge packet control system be used in photodetector 1-2, and l frames are currently being summed. Then, at the gate of the gate FI 1-3-6, see Fig. 5, the control signal shown in FIG. 1 comes from the temporary controller 1-3-1. 7a. Therefore, three-phase pulse sequences supplied to the clock input FI 1-3-6 will be converted to other control sequences, as shown respectively in FIG. 7d ... g.
В результате в фотоприемнике 1-2 зарядовые пакеты, накопленные в области 1-2-1, складываются в секции 1-2-2. В сигнале «Выход видео» фотоприемнике отношение сигнал/шум увеличивается в l раз, но сам сигнал изображения будет следовать с периодом lTк, т.е. с пропуском на величину временного интервала (l-1)Тк, как представлено на фиг. 7з.As a result, in the photodetector 1-2, the charge packets accumulated in the region 1-2-1 are stacked in sections 1-2-2. In the signal “Video output” of the photodetector, the signal-to-noise ratio increases l times, but the image signal itself will follow with a period lT k , i.e. with a gap by the value of the time interval (l-1) T to , as shown in FIG. 7h.
В остальном работа устройства компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения с таким фотоприемником ничем не отличается от описанной выше. А в итоге компьютерные пользователи в данное время суток могут получить видеоинформацию с повышенным отношением сигнал/шум.Otherwise, the operation of the device of a computer system for panoramic television monitoring with such a photodetector is no different from that described above. As a result, computer users at a given time of the day can receive video information with an increased signal to noise ratio.
Дополнительным результатом заявляемого решения компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения можно считать и возможность создания на ее основе сложных компьютерных систем за счет успешного вписывания, как в локальную вычислительную сеть, так и в глобальную сеть Интернет. Пример структурной схемы по организации такой системы представлен на фиг. 9. Отметим, что стрелки на линиях связи этой схемы иллюстрируют передачу сигнала изображения.An additional result of the claimed solution to the computer system of panoramic television surveillance can be considered the possibility of creating complex computer systems on its basis by successfully entering both the local computer network and the global Internet. An example of a structural diagram for organizing such a system is shown in FIG. 9. Note that the arrows on the communication lines of this circuit illustrate the transmission of an image signal.
Здесь компьютер 4 оператора дополнительно выполняет функции сервера. Благодаря использованию в данной системе роутера1 (1Для этого прибора России чаще употребляется название «Маршрутизатор»), которому присвоена позиции 5, информация, хранящаяся на этом сервере, становится доступной и любому другому пользователю компьютера в локальной сети, например компьютеру 7.Here, the
Модем 6 позволяет предоставить видеоинформацию и по сети Интернет, т.е. она может поступить на компьютер удаленного пользователя, например на компьютер 8.
В настоящее время все элементы структурной схемы устройства компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения и устройства по организации фотоприемника для этой системы освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью.Currently, all the elements of the structural diagram of the device of a computer system for panoramic television monitoring and a device for organizing a photodetector for this system are mastered or can be mastered by domestic industry.
Поэтому следует считать предлагаемую группу изобретений соответствующей требованию о промышленной применимости.Therefore, the proposed group of inventions should be considered as meeting the requirement for industrial applicability.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Патент РФ №2371880. МПК H04N 7/00. Способ панорамного телевизионного наблюдения и устройство для его осуществления. / В.М. Смелков // Б.И. - 2009. - №30.1. RF patent No. 2371880. IPC H04N 7/00. The method of panoramic television surveillance and device for its implementation. / V.M. Smelkov // B.I. - 2009. - No. 30.
2. Никитин В.В., Цыцулин А.К. Телевидение в системах физической защиты: Учебное пособие. / Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2001.2. Nikitin V.V., Tsytsulin A.K. Television in Physical Protection Systems: A Training Manual. / Publishing house SPbGETU "LETI", 2001.
3. Владо Дамьяновски. СТV. Библия видеонаблюдения, Цифровые и сетевые технологии. / Перевод с англ. М.: ООО «Ай-Эс-Эс Пресс», 2006.3. Vlado Damianowski. CTV. Bible CCTV, Digital and Network Technology. / Translation from English. M .: LLC "IS-ES Press", 2006.
4. Патент РФ №2185645. МПК G02B 13/06, G02B 17/08. Панорамный зеркально-линзовый объектив. / А.В. Куртов, В.А. Соломатин // Б.И. - 2002. - №20.4. RF patent No. 2185645. IPC G02B 13/06, G02B 17/08. Panoramic mirror lens. / A.V. Kurtov, V.A. Solomatin // B.I. - 2002. - No. 20.
Claims (5)
где γг - горизонтальный угол поля зрения в градусах наблюдаемого оператором изображения, а само это преобразование выполняется программным путем, отличающееся тем, что фотоприемник телевизионной камеры выполнен в виде кругового кольца, реализуя «кольцевую» мишень сенсора и встроенную «кольцевую» память на кадр, а блок фотоприемника телевизионной камеры формирует «кольцевой» растр изображения.1. The device of a computer system for panoramic television surveillance, containing a series-connected television camera and a server, which is the node of the local area network, to which two or more personal computers are connected, while the television camera consists of sequentially located and optically connected panoramic lens and a digital television signal sensor , which contains in its composition sequentially located and connected solid-state photodetector and photodetector unit a ka, which provides a scan of the analog video signal of the photodetector and the formation of a digital television signal at the output of the television camera, and a video card is installed in the expansion slot on the server motherboard, matched via the input / output channels, control and power supply with the server bus, containing a ring-frame conversion unit into “rectangular” frames (BPKP), the input of which is connected to the output of the RAM block per frame, and the output to the “network" output, and the number of "rectangular" frames corresponding to one uschemu "ring" frame, satisfies the relationship:
where γ g is the horizontal angle of the field of view in degrees of the image observed by the operator, and this conversion is carried out programmatically, characterized in that the photodetector of the television camera is made in the form of a circular ring, realizing a “ring” target of the sensor and built-in “ring” memory per frame, and the photodetector unit of the television camera forms an “annular” image raster.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014124660/07A RU2552101C1 (en) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | Configuration of tv panoramic observation computer system and organisation of photo receiver to this end |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014124660/07A RU2552101C1 (en) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | Configuration of tv panoramic observation computer system and organisation of photo receiver to this end |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2552101C1 true RU2552101C1 (en) | 2015-06-10 |
Family
ID=53294786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014124660/07A RU2552101C1 (en) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | Configuration of tv panoramic observation computer system and organisation of photo receiver to this end |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2552101C1 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2592831C1 (en) * | 2015-07-03 | 2016-07-27 | Вячеслав Михайлович Смелков | Photodetector device for panoramic television-computer surveillance |
| RU2594170C1 (en) * | 2015-08-18 | 2016-08-10 | Вячеслав Михайлович Смелков | Composition of computer system for panoramic television surveillance |
| RU2600307C1 (en) * | 2015-11-30 | 2016-10-20 | Вячеслав Михайлович Смелков | Computer system device for panoramic television surveillance |
| RU2611422C1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-02-22 | Вячеслав Михайлович Смелков | High sensitive television camera and its "ring" photodetector for computer system of panoramic surveillance |
| RU2611425C1 (en) * | 2016-02-15 | 2017-02-22 | Вячеслав Михайлович Смелков | Sensor device of monochrome video signal for tv-computer system of panoramic protection "day - night" |
| RU2621664C1 (en) * | 2016-03-01 | 2017-06-07 | Вячеслав Михайлович Смелков | Videosignal sensor of primary colours for panoramic television surveillance of colour images |
| RU2625164C1 (en) * | 2016-07-18 | 2017-07-12 | Вячеслав Михайлович Смелков | Computer system device for panoramic television observation |
| RU2625163C1 (en) * | 2016-07-05 | 2017-07-12 | Вячеслав Михайлович Смелков | Television camera and its "ring" photodetector for computer system of panoramic surveillance |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5920337A (en) * | 1994-12-27 | 1999-07-06 | Siemens Corporate Research, Inc. | Omnidirectional visual image detector and processor |
| US6304285B1 (en) * | 1998-06-16 | 2001-10-16 | Zheng Jason Geng | Method and apparatus for omnidirectional imaging |
| US20040105005A1 (en) * | 2002-11-14 | 2004-06-03 | Hitachi, Ltd. | Networked camera system and a monitoring method thereof |
| US7301557B2 (en) * | 2002-02-28 | 2007-11-27 | Sharp Kabushiki Kaisha | Composite camera system, zoom camera image display control method, zoom camera control method, control program, and computer readable recording medium |
| US7336299B2 (en) * | 2003-07-03 | 2008-02-26 | Physical Optics Corporation | Panoramic video system with real-time distortion-free imaging |
| RU2371880C1 (en) * | 2008-04-04 | 2009-10-27 | Вячеслав Михайлович Смелков | Panoramic video surveillance method and device for implementing thereof |
-
2014
- 2014-06-17 RU RU2014124660/07A patent/RU2552101C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5920337A (en) * | 1994-12-27 | 1999-07-06 | Siemens Corporate Research, Inc. | Omnidirectional visual image detector and processor |
| US6304285B1 (en) * | 1998-06-16 | 2001-10-16 | Zheng Jason Geng | Method and apparatus for omnidirectional imaging |
| US7301557B2 (en) * | 2002-02-28 | 2007-11-27 | Sharp Kabushiki Kaisha | Composite camera system, zoom camera image display control method, zoom camera control method, control program, and computer readable recording medium |
| US20040105005A1 (en) * | 2002-11-14 | 2004-06-03 | Hitachi, Ltd. | Networked camera system and a monitoring method thereof |
| US7336299B2 (en) * | 2003-07-03 | 2008-02-26 | Physical Optics Corporation | Panoramic video system with real-time distortion-free imaging |
| RU2371880C1 (en) * | 2008-04-04 | 2009-10-27 | Вячеслав Михайлович Смелков | Panoramic video surveillance method and device for implementing thereof |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2592831C1 (en) * | 2015-07-03 | 2016-07-27 | Вячеслав Михайлович Смелков | Photodetector device for panoramic television-computer surveillance |
| RU2594170C1 (en) * | 2015-08-18 | 2016-08-10 | Вячеслав Михайлович Смелков | Composition of computer system for panoramic television surveillance |
| RU2600307C1 (en) * | 2015-11-30 | 2016-10-20 | Вячеслав Михайлович Смелков | Computer system device for panoramic television surveillance |
| RU2611422C1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-02-22 | Вячеслав Михайлович Смелков | High sensitive television camera and its "ring" photodetector for computer system of panoramic surveillance |
| RU2611425C1 (en) * | 2016-02-15 | 2017-02-22 | Вячеслав Михайлович Смелков | Sensor device of monochrome video signal for tv-computer system of panoramic protection "day - night" |
| RU2621664C1 (en) * | 2016-03-01 | 2017-06-07 | Вячеслав Михайлович Смелков | Videosignal sensor of primary colours for panoramic television surveillance of colour images |
| RU2625163C1 (en) * | 2016-07-05 | 2017-07-12 | Вячеслав Михайлович Смелков | Television camera and its "ring" photodetector for computer system of panoramic surveillance |
| RU2625164C1 (en) * | 2016-07-18 | 2017-07-12 | Вячеслав Михайлович Смелков | Computer system device for panoramic television observation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2552101C1 (en) | Configuration of tv panoramic observation computer system and organisation of photo receiver to this end | |
| RU2545519C1 (en) | Apparatus for computer-based panoramic television surveillance system and photodetector setup therefor | |
| RU2371880C1 (en) | Panoramic video surveillance method and device for implementing thereof | |
| RU2625163C1 (en) | Television camera and its "ring" photodetector for computer system of panoramic surveillance | |
| RU2611421C1 (en) | Television camera and its "ring" photodetector for computer system of panoramic surveillance | |
| RU2723645C1 (en) | High-resolution panorama television surveillance computer system device | |
| RU2665695C1 (en) | Computer system device for panoramic television surveillance | |
| RU2633758C1 (en) | Hypersensitive television camera for panoramic computer vision system | |
| RU2564094C1 (en) | Apparatus for computer-based panoramic television surveillance system and photodetector arrangement therefor | |
| RU2592855C1 (en) | Device for panoramic television-computer monitoring | |
| RU2631830C1 (en) | Computer system of panoramic television observation | |
| RU2579002C1 (en) | Computer system device for panoramic scanning of monochromatic image | |
| RU2592831C1 (en) | Photodetector device for panoramic television-computer surveillance | |
| RU2600308C1 (en) | Device of computer system for panoramic television surveillance | |
| RU2578193C1 (en) | Device for computer system for all-round looking video surveillance of inner surface of pipes and pipelines of large diameter | |
| RU2530879C1 (en) | Device for panoramic television surveillance "day-night" | |
| RU2564091C1 (en) | Computer system of panoramic tv observation with higher sensitivity at outer periphery of circular image | |
| RU2611424C1 (en) | Method of forming videosignal in "ring" photodetector for computer system of panoramic television surveillance | |
| RU2570348C1 (en) | Computer system for panoramic colour image television surveillance | |
| RU2710779C1 (en) | Device for "circular" photodetector of color image for panoramic television-computer surveillance | |
| RU2675245C1 (en) | Device of annular photodetector for panoramic television-computer scanning of color image | |
| RU2641287C1 (en) | Television camera of colour image for panoramic computer scanning | |
| RU2625164C1 (en) | Computer system device for panoramic television observation | |
| RU2564678C1 (en) | Computer system for high-sensitivity panoramic video surveillance | |
| RU2641284C1 (en) | Television camera of colour image for panoramic computer observation |