RU2565064C1

RU2565064C1 - Television-computer system device for panoramic "day-night" security

Info

Publication number: RU2565064C1
Application number: RU2015101041/08A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Михайлович Смелков
Original assignee: Вячеслав Михайлович Смелков
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2015-10-20

Abstract

FIELD: physics, video.

SUBSTANCE: invention relates to television engineering and can be used primarily in systems for surveillance and detection of mobile objects, as well as in other television automation devices which are made using photodetectors based on charge-coupled device (CCD) arrays. The implementation is provided through panoramic monitoring of the environment in the area of the secure facility while optimising photodetectors by using a target crystal in the form of a circular ring and with arrangement of image ring raster in the television camera.

EFFECT: high accuracy of monitoring the environment in the area of a secure facility.

5 cl, 12 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к телевизионной технике и преимущественно может быть использовано в системах контроля, наблюдения и обнаружения подвижных объектов, а также в других устройствах телевизионной автоматики, которые выполнены с использованием технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС).The present invention relates to television technology and can mainly be used in monitoring systems, monitoring and detection of moving objects, as well as in other television automation devices that are made using charge-coupled device (CCD) technology.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать устройство телевизионно-компьютерной системы для охраны «день - ночь» [1], содержащее на передающей стороне телевизионную камеру, состоящую из последовательно расположенных оптического блока и двух датчиков телевизионных сигналов (ДТС), выполненных на основе матриц ПЗС, причем в состав телевизионной камеры также входит детектор движения, блок коммутации, выход которого является выходом «видео» телевизионной камеры, последовательно соединенные селектор синхроимпульсов и формирователь импульсов (ФИ), последовательно соединенные первый пиковый детектор, блок выборки-хранения и компаратор, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению, а также инвертор, элемент «И», второй пиковый детектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), формирователь длительности накопления, одновибратор, элемент «ИЛИ», первый и второй RS-триггеры, при этом управляющий вход блока выборки-хранения подключен к первому выходу ФИ, второй выход которого подключен к управляющему входу первого пикового детектора, при этом выход «видео» первого ДТС, являющегося датчиком цветного сигнала изображения, подключен соответственно к входу селектора синхроимпульсов, к информационному входу первого пикового детектора и к первому информационному входу блока коммутации, а выход «видео» второго ДТС, являющегося датчиком черно-белого сигнала изображения, подключен соответственно ко второму информационному входу блока коммутации, к входу детектора движения и к информационному входу второго пикового детектора, управляющий вход которого объединен с входом одновибратора и входами «S» RS-триггеров и подключен к выходу инвертора, который является выходом «сигнала регистрации движения» телевизионной камеры, при этом выход детектора движения подключен соответственно к входу инвертора и к первому входу элемента «И», второй вход которого подключен к выходу компаратора, причем выход второго пикового детектора подключен к информационному входу АЦП, выход которого подключен к установочному входу формирователя длительности накопления, разрешающий вход которого подключен к выходу одновибратора; управляющий вход формирователя длительности накопления подключен к инверсному выходу первого RS-триггера, тактовый вход формирователя длительности накопления объединен с тактовым входом АЦП и подключен к выходу «сигнал строчных синхроимпульсов» второго ДТС, а выход формирователя длительности накопления подключен к входу «R» первого RS-триггера и соответственно к входу «сигнал накопления кадра» второго ДТС, вход «сигнал запроса изображения» которого подключен к входу «R» второго RS-триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу элемента «ИЛИ», второй вход которого подключен к выходу одновибратора, а выход элемента «ИЛИ» - к входу «выбор режима работы» второго ДТС, выход которого «сигнал готовности изображения» подключен к управляющему входу детектора движения, при этом выходы второго ДТС, а именно: выход «сигнал готовности изображения», выход «сигнал квитирования изображения», которые являются и соответствующими выходами телевизионной камеры, подключены через жилы кабеля линии связи к входам этих сигналов на компьютере, выход «сигнала запроса изображения» которого подключен через жилу кабеля линии связи к соответствующему входу телевизионной камеры и к входу сигнала этого наименования для второго ДТС; выход «видео» телевизионной камеры транслируется по жиле кабеля линии связи на вход «видео» компьютера, а «сигнал регистрации движения» с выхода инвертора телевизионной камеры по жиле кабеля линии связи - на вход формирователя сигнала тревоги.The closest in technical essence to the claimed invention should be considered the device of a television-computer system for day-night protection [1], containing on the transmitting side a television camera consisting of a sequentially located optical unit and two sensors of television signals (TPA), made on based on CCD arrays, and the television camera also includes a motion detector, a switching unit, the output of which is the “video” output of the television camera, and a selector connected in series clock pulses and a pulse shaper (FI), connected in series with a first peak detector, a sampling-storage unit and a comparator, the installation input of which is connected to a threshold voltage, as well as an inverter, an “I” element, a second peak detector, an analog-to-digital converter (ADC), shaper of accumulation duration, one-shot, “OR” element, first and second RS-flip-flops, while the control input of the sample-storage unit is connected to the first output of the FI, the second output of which is connected to the control input of the first peak detector, while the output of the "video" of the first DTS, which is a sensor of the color image signal, is connected respectively to the input of the clock selector, to the information input of the first peak detector and to the first information input of the switching unit, and the output of the "video" of the second DTS, which is a black-and-white sensor white image signal, respectively connected to the second information input of the switching unit, to the input of the motion detector and to the information input of the second peak detector, the control input of which is combined with the input of a single-vibrator and the inputs of the “S” RS-flip-flops and connected to the inverter output, which is the output of the “motion registration signal” of the television camera, while the output of the motion detector is connected respectively to the inverter input and to the first input of the “And” element, the second input of which connected to the output of the comparator, and the output of the second peak detector is connected to the information input of the ADC, the output of which is connected to the installation input of the driver of the accumulation duration, the permitting input of which is connected to the output of the same brother; the control input of the accumulator for the duration of accumulation is connected to the inverse output of the first RS-trigger, the clock input of the generator for the duration of accumulation is combined with the clock input of the ADC and connected to the output "horizontal sync signal" of the second DTS, and the output of the generator for the duration of accumulation is connected to the input "R" of the first RS- trigger and, respectively, to the input "frame accumulation signal" of the second TPA, the input of the "image request signal" of which is connected to the input "R" of the second RS-trigger, the inverse output of which is connected to the first the input of the "OR" element, the second input of which is connected to the output of the single-shot, and the output of the "OR" element is connected to the input "selection of the operating mode" of the second TPA, the output of which is the "image ready signal" is connected to the control input of the motion detector, while the outputs of the second TPA namely, the output “image ready signal”, the output “image acknowledgment signal”, which are also the corresponding outputs of the television camera, are connected through the wires of the communication line cable to the inputs of these signals on the computer, the output of the “request signal is shown I 'which is connected through a wire line cable connection to the corresponding input of the television camera and to an input signal of here for the second TPA; the output of the “video” of the television camera is transmitted through the core of the cable of the communication line to the input of the “video” of the computer, and the “signal of motion registration” from the output of the inverter of the television camera through the core of the cable of the line of communication is transmitted to the input of the alarm driver.

Оптический блок прототипа содержит в своем составе светоделитель, корректирующий светофильтр, а также первый и второй объективы с различными фокусными расстояниями, при этом светоделитель выполнен в виде призмы с двумя светоделительными гранями, расположенными под углом 30°, при этом первая светоделительная грань призмы является входом светоделителя, вторая светоделительная грань - первым выходом светоделителя, третья грань призмы, расположенная под углом 60° по отношению к первой ее грани, - вторым выходом светоделителя, а корректирующий светофильтр выполнен в виде призмы с одной спектроделительной гранью, которая является входом корректирующего светофильтра и расположена под углом 30° по отношению к ее второй грани, которая является выходом корректирующего светофильтра, при этом первый выход светоделителя оптически связан с входом корректирующего светофильтра, причем вторая светоделительная грань призмы светоделителя установлена вплотную к спектроделительной грани призмы корректирующего светофильтра, выход которого оптически связан с первым объективом, а второй выход светоделителя оптически связан со вторым объективом, при этом вход светоделителя является входом оптического блока, выход первого объектива - первым выходом оптического блока, выход второго объектива - вторым выходом оптического блока, а отношение фокусного расстояния второго объектива к фокусному расстоянию первого объектива определяет кратность масштабирования оптического блока.The optical block of the prototype contains a beam splitter, a corrective filter, as well as the first and second lenses with different focal lengths, while the beam splitter is made in the form of a prism with two beam splitting faces located at an angle of 30 °, while the first beam splitting face of the prism is the input of the beam splitter , the second beam splitter face — by the first output of the beam splitter, the third face of the prism located at an angle of 60 ° with respect to its first face — by the second beam splitter output, and correcting the first filter is made in the form of a prism with one spectro-dividing face, which is the input of the correcting filter and is located at an angle of 30 ° with respect to its second face, which is the output of the correcting filter, the first output of the beam splitter is optically connected to the input of the correcting filter, and the second beam splitter the edge of the prism of the beam splitter is installed close to the spectrodividing face of the prism of the corrective filter, the output of which is optically coupled to the first lens, and the second the beam splitter output is optically connected to the second lens, the beam splitter input being the input of the optical unit, the output of the first lens the first output of the optical unit, the output of the second lens the second output of the optical unit, and the ratio of the focal length of the second lens to the focal length of the first lens determines the optical zoom ratio block.

Для первого и второго ДТС телевизионной камеры прототипа ее важнейший компонент - фотоприемник, который является матрицей ПЗС [2].For the first and second TPA of the prototype television camera, its most important component is the photodetector, which is the CCD matrix [2].

Она имеет прямоугольную форму мишени и содержит на общем кристалле фотоприемную секцию, выходной горизонтальный регистр и преобразователь «заряд - напряжение» (БПЗН). Такая схемотехническая организация матричного фотоприемника на ПЗС получила первоначальное название «межстрочный перенос» [2, с. 167]. В последнее время эту организацию матрицы ПЗС чаще упрощенно называют «строчный перенос» (см. например [3, с. 135]).It has a rectangular target shape and contains a photodetector section, an output horizontal register and a charge-voltage converter (BPS) on a common crystal. Such a circuitry organization of the matrix photodetector at the CCD received the original name “line-to-line transfer” [2, p. 167]. Recently, this organization of the CCD matrix is often simplistically called “line wrap” (see, for example, [3, p. 135]).

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. В последующем интервале прямого хода по кадру зарядовые пакеты из вертикальных ПЗС-регистров 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. Отметим, что «механизм» такой «прямоугольной» развертки осуществляет в телевизионной камере прототипа генератор управляющих импульсов.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 along the frame), which allows the transfer of charge packets from photodiodes to potential wells formed in vertical CCD shift registers. In the subsequent interval of the forward stroke in the frame, the charge packets from the vertical CCD registers 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. Note that the "mechanism" of such a "rectangular" scan carries out a control pulse generator in the television camera of the prototype.

Матрица ПЗС для второго ДТС формирует черно-белый (монохромный) видеосигнал, а матрица ПЗС для первого ДТС - сигнал цветного изображения. Для получения цветного видеосигнала фотомишень первого ДТС накрыта цветным мозаичным фильтром, который разделяет свет на голубой, желтый, пурпурный и зеленый компоненты, см., например [3, с. 154-155].The CCD matrix for the second DTS forms a black-and-white (monochrome) video signal, and the CCD matrix for the first DTS forms a color image signal. To obtain a color video signal, the target of the first DTS is covered with a color mosaic filter that separates the light into cyan, yellow, magenta, and green components, see, for example, [3, p. 154-155].

Согласно техническому решению прототипа телевизионная камера может работать в режиме «TV», обеспечивая по выходу «видео» в зависимости от времени суток формирование периодического цветного или черно-белого сигнала изображения в соответствии с телевизионным стандартом. Кроме того, телевизионная камера может быть переведена в режим «MONOSHOT» - формирования однократного видеосигнала длительностью в один полукадр, особенностью которого является монохромный характер и увеличение масштаба снимка изображения. Видеосигнал снимка, обладающий повышенной информативностью, записывается в память компьютера и может быть в любое время предоставлен в качестве доказательства произошедшего нарушения.According to the technical solution of the prototype, a television camera can operate in the "TV" mode, providing the output of the "video", depending on the time of day, the formation of a periodic color or black and white image signal in accordance with the television standard. In addition, the television camera can be switched to the “MONOSHOT” mode - the formation of a single video signal lasting one half frame, the feature of which is a monochrome character and an increase in the scale of the image. The video signal of the image, which has increased information content, is recorded in the computer's memory and can be provided at any time as evidence of a violation.

Недостаток прототипа - ограниченные возможности телевизионно-компьютерной системы, определяемые отсутствием возможности для оператора панорамного контроля ситуации в зоне охраняемого объекта.The disadvantage of the prototype is the limited capabilities of the television-computer system, determined by the lack of opportunities for the operator to panoramic control the situation in the zone of the protected object.

Задача изобретения - реализация панорамного контроля ситуации в зоне охраняемого объекта при выполнениии оптимизации фотоприемников за счет использования для них кристалла мишени в форме кругового кольца и с организацией в телевизионной камере «кольцевого» растра изображения.The objective of the invention is the implementation of panoramic monitoring of the situation in the zone of the protected object when performing photodetector optimization by using a target crystal in the form of a circular ring for them and organizing a “ring” image raster in the television camera.

Поставленная задача в заявляемом устройстве телевизионно-компьютерной системы для панорамной охраны «день - ночь» решается тем, что в устройство прототипа [1], содержащее на передающей стороне телевизионную камеру, состоящее из последовательно расположенных оптического блока и двух ДТС, причем оптический блок содержит светоделитель и корректирующий светофильтр, при этом светоделитель выполнен в виде призмы с двумя светоделительными гранями, расположенными под углом 30°, при этом первая светоделительная грань призмы является входом светоделителя, вторая светоделительная грань - первым выходом светоделителя, третья грань призмы, расположенная под углом 60° по отношению к первой ее грани, - вторым выходом светоделителя, а корректирующий светофильтр выполнен в виде призмы с одной спектроделительной гранью, которая является входом корректирующего светофильтра и расположена под углом 30° по отношению к ее второй грани, которая является выходом корректирующего светофильтра, при этом первый выход светоделителя оптически связан с входом корректирующего светофильтра, причем вторая светоделительная грань призмы светоделителя установлена вплотную к спектроделительной грани призмы корректирующего светофильтра, выход которого является первым выходом оптического блока, второй выход светоделителя - вторым выходом оптического блока, а вход светоделителя - входом оптического блока, при этом фотоприемники каждого из ДТС выполнены по технологии ПЗС, а их «прямоугольная» развертка осуществляется при помощи генератора управляющих импульсов; само устройство телевизионной камеры содержит также детектор движения, блок коммутации, выход которого является выходом «видео» телевизионной камеры, последовательно соединенные селектор синхроимпульсов и формирователь импульсов (ФИ), последовательно соединенные первый пиковый детектор, блок выборки-хранения и компаратор, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению, инвертор, элемент «И», второй пиковый детектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), формирователь длительности накопления, одновибратор, элемент «ИЛИ», первый и второй RS-триггеры, при этом управляющий вход блока выборки-хранения подключен к первому выходу ФИ, второй выход которого подключен к управляющему входу первого пикового детектора, а на приемной стороне - формирователь сигнала тревоги и компьютер оператора, а между приборами передающей и приемной стороны линию связи из пятижильного кабеля, при этом выход «видео» первого ДТС, являющегося датчиком цветного сигнала изображения, подключен соответственно к входу селектора синхроимпульсов, к информационному входу первого пикового детектора и к первому информационному входу блока коммутации, а выход «видео» второго ДТС, являющегося датчиком черно-белого сигнала изображения, подключен соответственно ко второму информационному входу блока коммутации, к входу детектора движения и к информационному входу второго пикового детектора, управляющий вход которого объединен с входом одновибратора и входами «S» RS-триггеров и подключен к выходу инвертора, который является выходом «сигнал регистрации движения» телевизионной камеры, при этом выход детектора движения подключен соответственно к входу инвертора и к первому входу элемента «И», второй вход которого подключен к выходу компаратора, причем выход второго пикового детектора подключен к информационному входу АЦП, выход которого подключен к установочному входу формирователя длительности накопления, разрешающий вход которого подключен к выходу одновибратора, управляющий вход формирователя длительности накопления подключен к инверсному выходу первого RS-триггера, тактовый вход формирователя длительности накопления объединен с тактовым входом АЦП и подключен к выходу «сигнал строчных синхроимпульсов» второго ДТС, а выход формирователя длительности накопления подключен к входу «R» первого RS-триггера и соответственно к входу «сигнал накопления кадра» второго ДТС, вход «сигнал запроса изображения» которого подключен к входу «R» второго RS-триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу элемента «ИЛИ», второй вход которого подключен к выходу одновибратора, а выход элемента «ИЛИ» - к входу «выбор режима работы» второго ДТС, выход которого «сигнал готовности изображения» подключен к управляющему входу детектора движения, при этом выходы второго ДТС, а именно: выход «сигнал готовности изображения», выход «сигнал квитирования изображения», - являются и соответствующими выходами телевизионной камеры, выход инвертора - выходом «сигнала регистрации движения» телевизионной камеры, а вход «сигнал запроса изображения» второго ДТС является входом соответствующего наименования телевизионной камеры, введен панорамный объектив, расположенный перед оптическим блоком, а в разъем расширения на материнской плате компьютера прототипа установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной компьютера, содержащая блок преобразования «кольцевого» кадра в «прямоугольные» кадры, 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 problem in the inventive device of a television-computer system for panoramic protection “day-night” is solved by the fact that the prototype device [1], comprising a television camera on the transmitting side, consisting of a series of optical unit and two TPA, and the optical unit contains a beam splitter and a corrective filter, wherein the beam splitter is made in the form of a prism with two beam splitting faces located at an angle of 30 °, while the first beam splitting face of the prism is the input the beam splitter, the second beam splitter face — the first beam splitter output, the third prism face located at an angle of 60 ° with respect to its first face — the second beam splitter output, and the correcting filter is made in the form of a prism with one spectral splitting face, which is the input of the correction filter and is located at an angle of 30 ° with respect to its second face, which is the output of the corrective filter, while the first output of the beam splitter is optically connected to the input of the corrective filter, and in the second beam splitter face of the beam splitter prism is installed close to the spectrum splitter face of the corrective filter filter prism, the output of which is the first output of the optical block, the second beam splitter output is the second output of the optical block, and the beam splitter input is the input of the optical block, while the photodetectors of each of the TPAs are made using CCD technology, and their "rectangular" scan is carried out using a control pulse generator; the device of the television camera itself also contains a motion detector, a switching unit, the output of which is the “video” output of the television camera, serially connected clock selector and pulse generator (FI), serially connected to the first peak detector, sampling-storage unit and a comparator, the installation input of which is connected threshold voltage, inverter, “I” element, second peak detector, analog-to-digital converter (ADC), accumulator duration former, single-shot, “AND” element LI ”, the first and second RS-triggers, while the control input of the fetch-storage unit is connected to the first output of the FI, the second output of which is connected to the control input of the first peak detector, and on the receiving side there is an alarm driver and an operator’s computer, and between the devices the transmitting and receiving sides of the communication line from a five-core cable, while the output of the "video" of the first DTS, which is a color image signal sensor, is connected respectively to the input of the clock selector, to the information input of the first peak about the detector and the first information input of the switching unit, and the video output of the second TPA, which is the sensor of the black-and-white image signal, is connected respectively to the second information input of the switching unit, to the input of the motion detector and to the information input of the second peak detector, whose control input is combined with the input of a single vibrator and the inputs of the "S" RS-flip-flops and connected to the inverter output, which is the output of the "motion registration signal" of the television camera, while the output of the motion detector is connected correspondingly to the input of the inverter and to the first input of the “I” element, the second input of which is connected to the output of the comparator, the output of the second peak detector connected to the information input of the ADC, the output of which is connected to the installation input of the shaper of the accumulation duration, the permitting input of which is connected to the output of the single-vibrator , the control input of the accumulator of the duration of accumulation is connected to the inverse output of the first RS-trigger, the clock input of the generator of accumulation of duration is combined with the clock input of the ADC and it is connected to the output “horizontal sync pulse signal” of the second TPA, and the output of the accumulator for the duration of accumulation is connected to the input “R” of the first RS-trigger and, respectively, to the input “frame accumulation signal” of the second TPA, the input of which is the “image request signal” connected to the input “ R ”of the second RS-flip-flop, the inverse output of which is connected to the first input of the“ OR ”element, the second input of which is connected to the output of the one-shot, and the output of the“ OR ”element - to the input“ choice of operating mode ”of the second TPA, the output of which is“ image ready signal " It is connected to the control input of the motion detector, while the outputs of the second TPA, namely: the output “image ready signal”, the output “image acknowledgment signal”, are also the corresponding outputs of the television camera, the inverter output is the output of the “motion registration signal” of the television camera, and the input “image request signal” of the second TPA is the input of the corresponding name for the television camera, a panoramic lens is placed in front of the optical unit, and into the expansion connector on the motherboard The prototype’s computer has a video card installed, coordinated via input / output channels, control and power with the computer bus, containing a block for converting a “ring” frame into “rectangular” frames, the input of which is connected to the output of the main memory block per frame, and the output to the output network ”, and the number of“ rectangular ”frames corresponding to one current“ ring ”frame satisfies the ratio:

где γ_г - горизонтальный угол поля зрения в градусах наблюдаемого оператором изображения, а само это преобразование выполняется программным путем, реализуется следующее изменение, а именно: телевизионная камера формирует не «прямоугольный», а «кольцевой» растр изображения, передавая на выход композитный видеосигнал цветного или черно-белого изображения в зависимости от времени суток на объекте наблюдения, при этом генератор управляющих импульсов прототипа каждого из ДТС прототипа является блоком «кольцевой» развертки видеосигнала заявляемой телевизионной камеры, а фотоприемник каждого из ДТС имеет форму кругового кольца, у которого линейки светочувствительных и линейки экранированных от света элементов (пикселов) фотоприемной области расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии и расположенному там выходному регистру, который является «кольцевым», причем число элементов в каждой «кольцевой» строке фотоприемной области равно числу элементов в «кольцевом» регистре, а фотоприемная область первого ДТС накрыта цветным «кольцевым» фильтром, который разделяет световой поток, попадающий на светочувствительные элементы, соответственно на его голубой, желтый, пурпурный и зеленый компоненты.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 performed by software, the following change is implemented, namely: the television camera generates not a “rectangular”, but an “annular” image raster, transmitting a composite color video signal to the output or black-and-white image depending on the time of day at the object of observation, while the control pulse generator of the prototype of each of the prototype TPA is a block of “ring” scan of the video signal is a television camera, and the photodetector of each of the TPA has the form of a circular ring, in which the lines of photosensitive and the lines of light-shielded elements (pixels) of the photodetector region are located along radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery and the output register located there, which is “Ring”, and the number of elements in each “ring” line of the photodetector region is equal to the number of elements in the “ring” register, and the photodetector region of the first TPA it is covered with a color "ring" filter, which separates the luminous flux incident on the photosensitive elements, respectively, on its cyan, yellow, magenta and green components.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая телевизионно-компьютерная система отличается следующим:Comparative analysis with the prototype shows that the inventive television-computer system is characterized by the following:

- реализацией телевизионной камеры, которая максимально приспособлена (оптимизирована) не только к условиям «день - ночь», но и к оптическому изображению панорамного сюжета;- the implementation of a television camera that is maximally adapted (optimized) not only to “day-night” conditions, but also to an optical image of a panoramic plot;

- введением платы видео в состав компьютера оператора.- the introduction of the video card into the operator’s computer.

Новая телевизионная камера отличается геометрической формой выполнения фотоприемников для каждого из двух ДТС, обеспечивающей реализацию нового («кольцевого») растра изображения при сохранении ПЗС-технологии изготовления сенсора и, что не менее важно, при сохранении требуемых для матрицы ПЗС (с такой информационной емкостью) сигналов управления. Условие оптимизации новых фотоприемников состоит в том, что для них (по сравнению с матрицами ПЗС) исключаются бесполезные пикселы, которые не несут информации о наблюдаемом сюжете, но принудительно используются при формировании видеосигнала в телевизионной камере.The new television camera is distinguished by the geometric form of photodetectors for each of the two TPAs, 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 CCD for the matrix (with such information capacity) control signals. The condition for optimizing new photodetectors is that for them (compared to CCD arrays) useless pixels are excluded, which do not carry information about the observed plot, but are forcibly used when generating a video signal in a television camera.

Плата видео выполняет преобразование видеосигнала «кольцевого» кадра изображения, сформированного в телевизионной камере, в последовательность привычных для глаз оператора «прямоугольных» кадров охраняемой зоны.The video card converts the video signal of the “ring” image frame formed in the television camera into a sequence of “rectangular” frames of the protected area that are familiar to the operator’s eyes.

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.

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 приведена структурная схема заявляемого устройства телевизионно-компьютерной системы; на фиг. 2 - возможная структурная схема для организации сетевого компьютерного решения с использованием заявляемого устройства; на фиг. 3 - оптическая схема оптического блока в составе телевизионной камеры; на фиг. 4 приведена типовая схема организации фотоприемников для первого и второго ДТС; на фиг. 5 показан фрагмент фотоприемника первого ДТС, иллюстрирующий подробности его конструкции; на фиг. 6 - типовая структурная схема для первого и второго ДТС; на фиг. 7…9 - временные диаграммы, поясняющие работу телевизионной камеры; на фиг. 10, по данным [4], представлена фотография изображения, полученного при помощи отечественного панорамного зеркально-линзового объектива; на фиг. 11 изображено условно кольцевое изображение, воспринимаемое первым и вторым ДТС телевизионной камеры; на фиг. 12 схематически представлено панорамное изображение этой кольцевой области, предлагаемое оператору компьютера, в виде последовательности из 6-ти «прямоугольных» кадров.In FIG. 1 shows a structural diagram of the inventive device of a television-computer system; in FIG. 2 is a possible structural diagram for organizing a network computer solution using the inventive device; in FIG. 3 is an optical diagram of an optical unit as part of a television camera; in FIG. 4 shows a typical arrangement of photodetectors for the first and second TPA; in FIG. 5 shows a fragment of the photodetector of the first TPA illustrating the details of its design; in FIG. 6 is a typical block diagram for the first and second TPA; in FIG. 7 ... 9 are timing diagrams explaining the operation of a television camera; in FIG. 10, according to [4], presents a photograph of an image obtained using a domestic panoramic mirror-lens lens; in FIG. 11 shows a conditionally annular image perceived by the first and second TPA of a television camera; in FIG. 12 is a schematic representation of a panoramic image of this annular region offered to a computer operator in the form of a sequence of 6 “rectangular” frames.

Заявляемое устройство телевизионно-компьютерной системы для панорамной охраны «день - ночь», см. фиг. 1, содержит на передающей стороне телевизионную камеру в позиции 1, состоящую из последовательно расположенных панорамного объектива 1-1, оптического блока 1-2 и двух датчиков телевизионного сигнала ДТС 1-3 и ДТС 1-4, причем в состав телевизионной камеры 1 также входит детектор 1-5 движения, блок 1-6 коммутации, выход которого является выходом «видео» (обозначен «LV») телевизионной камеры, последовательно соединенные селектор 1-7 синхроимпульсов и ФИ 1-9, последовательно соединенные первый пиковый детектор 1-8, блок 1-10 выборки-хранения и компаратор 1-11, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению U_n, инвертор 1-12, элемент «И» 1-13, второй пиковый детектор 1-14, АЦП 1-15, формирователь 1-16 длительности накопления, одновибратор 1-17, элемент «ИЛИ» 1-18, первый RS-триггер 1-19 и второй RS-триггер 1-20, при этом управляющий вход блока 1-10 выборки-хранения подключен к первому выходу ФИ 1-9, второй выход которого подключен к управляющему входу первого пикового детектора 1-8; линию связи из пятижильного кабеля в позиции 2, а на приемной стороне - формирователь 3 сигнала тревоги и компьютер оператора в позиции 4, при этом в телевизионной камере выход «видео» (обозначен «LV1») ДТС 1-3, являющегося датчиком цветного сигнала изображения, подключен соответственно к входу селектора 1-7 синхроимпульсов, к информационному входу пикового детектора 1-8 и к первому информационному входу блока 1-6 коммутации, а выход «видео» (обозначен «LV2») ДТС 1-4, являющегося датчиком черно-белого сигнала изображения, подключен соответственно ко второму информационному входу блока 1-6 коммутации, к входу детектора 1-5 движения и к информационному входу пикового детектора 1-14, управляющий вход которого объединен с входом одновибратора 1-17 и входами «S» RS-триггеров 1-19 и 1-20 и подключен к выходу инвертора 1-12, который является выходом «сигнал регистрации движения» телевизионной камеры (обозначен «RM»), при этом выход детектора 1-5 движения подключен соответственно к входу инвертора 1-12 и к первому входу элемента «И» 1-13, второй вход которого подключен к выходу компаратора 1-11, причем выход пикового детектора 1-14 подключен к информационному входу АЦП 1-15, выход которого подключен к установочному входу формирователя 1-16, разрешающий вход которого подключен к выходу одновибратора 1-17, управляющий вход формирователя 1-16 подключен к инверсному выходу RS-триггера 1-19, тактовый вход формирователя 1-16 объединен с тактовым входом АЦП 1-15 и подключен к выходу «сигнал строчных синхроимпульсов» ДТС 1-4 (обозначен «HD out^∗)¹ (¹Здесь и далее знак «^∗» означает, что данные логические сигналы являются активными на низком уровне), а выход формирователя 1-16 подключен к входу «R» RS-триггера 1-19 и соответственно к входу «сигнал накопления кадра» ДТС 1-4 (обозначен «F1^∗»), вход «сигнал запроса изображения» (обозначен «IRQ^∗») которого подключен к входу «R» RS-триггера 1-20, инверсный выход которого подключен к первому входу элемента «ИЛИ» 1-18, второй вход которого подключен к выходу одновибратора 1-17, а выход элемента «ИЛИ» 1-18 - к входу «выбор режима работы» ДТС 1-4 (обозначен «MS^∗), выход которого «сигнал готовности изображения» (обозначен «IRDY^∗) подключен к управляющему входу детектора 1-5 движения, при этом выходы ДТС 1-4, а именно: выход «сигнал готовности изображения», выход «сигнал квитирования изображения» (обозначен «IACK»), которые являются и соответствующими выходами телевизионной камеры 1, подключены через жилы кабеля линии связи 2 к входам этих сигналов на компьютере 4 оператора, выход сигнала «IRQ^∗» которого подключен через жилу кабеля линии связи 2 к соответствующему входу телевизионной камеры 1 и к входу сигнала этого наименования для ДТС 1-4; выход видеосигнала «LV» с телевизионной камеры транслируется по жиле кабеля линии связи 2 на вход «видео» компьютера 4 оператора, а сигнал «RM» с выхода инвертора 1-12 телевизионной камеры 1 - на вход формирователя 3 сигнала тревоги.The inventive device of a television-computer system for panoramic security "day-night", see Fig. 1, contains on the transmitting side a television camera in position 1, consisting of a sequentially located panoramic lens 1-1, an optical unit 1-2 and two sensors of the television signal DTS 1-3 and DTS 1-4, and the television camera 1 also includes motion detector 1-5, switching unit 1-6, the output of which is the “video” (indicated by “LV”) output of a television camera, serially connected clock selector 1-7 and FI 1-9, the first peak detector 1-8 connected in series, block 1-10 fetch-storage and comparator 1-11, the installation input of which is connected to the threshold voltage U _n , inverter 1-12, element “I” 1-13, second peak detector 1-14, ADC 1-15, driver 1-16 accumulation duration, one-shot 1-17, element “OR "1-18, the first RS-flip-flop 1-19 and the second RS-flip-flop 1-20, while the control input of the block 1-10 fetch-storage is connected to the first output FI 1-9, the second output of which is connected to the control input of the first peak detector 1-8; a communication line from a five-core cable in position 2, and on the receiving side there is an alarm driver 3 and an operator computer in position 4, while in the television camera there is a “video” output (indicated by “LV1”) DTS 1-3, which is a color image signal sensor is connected respectively to the input of the selector 1-7 clock pulses, to the information input of the peak detector 1-8 and to the first information input of the switching unit 1-6, and the output is "video" (marked "LV2") DTS 1-4, which is a black-and-white sensor white image signal, connected respectively to the second information input of the switching unit 1-6, to the input of the motion detector 1-5 and to the information input of the peak detector 1-14, the control input of which is combined with the input of the one-shot 1-17 and the inputs “S” of RS triggers 1-19 and 1- 20 and connected to the output of the inverter 1-12, which is the output of the "motion registration signal" of the television camera (indicated by "RM"), while the output of the motion detector 1-5 is connected respectively to the input of the inverter 1-12 and to the first input of the element "AND »1-13, the second input of which is connected to the output of the comparator 1-11, and the output of the peaks detector 1-14 is connected to the information input of the ADC 1-15, the output of which is connected to the installation input of the driver 1-16, the permitting input of which is connected to the output of the one-shot 1-17, the control input of the driver 1-16 is connected to the inverse output of the RS-trigger 1 -19, the clock input of the shaper 1-16 is combined with the clock input of the ADC 1-15 and connected to the output "horizontal sync pulse signal" DTS 1-4 (indicated by "HD out ^∗ ) ¹ ( ¹ Hereinafter, the sign" ^∗ "means that these logical signals are active at a low level), and the output of the shaper 1-1 6 is connected to the “R” input of the RS flip-flop 1-19 and, accordingly, to the “frame accumulation signal” input of the DTS 1-4 (marked with “F1 ^∗ ”), the input of the “image request signal” (marked with “IRQ ^∗ ”) is connected to the “R” input of the RS-flip-flop 1-20, the inverse output of which is connected to the first input of the “OR” element 1-18, the second input of which is connected to the output of the one-shot 1-17, and the output of the “OR” element 1-18 - to the input “ operation mode selection "TPA 1-4 (designated« MS ^*), the output of which "an image signal of readiness" (designated «IRDY ^*) connected to the control input of the motion detector 1-5 when e ohms, the outputs of the DTS 1-4, namely: the output “image ready signal”, the output “image acknowledgment signal” (indicated by “IACK”), which are also the corresponding outputs of the television camera 1, are connected through the wires of the cable of the communication line 2 to the inputs of these signals on the operator’s computer 4, the output of the “IRQ ^∗ ” signal is connected through the core of the cable of the communication line 2 to the corresponding input of the television camera 1 and to the input of the signal of this name for TPA 1-4; the output of the “LV” video signal from the television camera is transmitted through the core of the communication cable 2 to the “video” input of the operator’s computer 4, and the “RM” signal from the output of the inverter 1-12 of the television camera 1 is transmitted to the input of the alarm driver 3.

Панорамный объектив 1-1 телевизионной камеры предназначен для формирования оптического изображения кругового обзора (кольцевого изображения). В качестве технического решения для панорамного объектива 1-1 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 is designed to form an optical image of a circular view (ring image). As a technical solution for panoramic lens 1-1, a panoramic mirror-lens lens can be proposed, the design of which has been patented in Russia by Russian specialists from Moscow State University of Geodesy and Cartography [4].

Фотография кольцевого изображения, формируемого панорамным объективом, представлена на фиг. 10. 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. 10. 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 фотоприемников 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 photodetectors in favor of a circular ring.

Оптический блок 1-2 предназначен для того, чтобы распараллелить оптическое изображения с выхода панорамного объектива 1-1 на мишени каждого из двух ДТС.The optical unit 1-2 is designed to parallelize the optical image from the output of the panoramic lens 1-1 on the target of each of the two TPA.

Оптический блок 1-2 (см. фиг. 3) содержит светоделитель 1-2-1 и корректирующий светофильтр 1-2-2, при этом светоделитель 1-2-1 выполнен в виде призмы с двумя светоделительными гранями, расположенными под углом 30°, при этом первая светоделительная грань призмы является входом светоделителя, вторая светоделительная грань - первым выходом светоделителя, третья грань призмы, расположенная под углом 60° по отношению к первой ее грани, - вторым выходом светоделителя, а корректирующий светофильтр 1-2-2 выполнен в виде призмы с одной спектроделительной гранью, которая является входом корректирующего светофильтра и расположена под углом 30° по отношению к ее второй грани, которая является выходом корректирующего светофильтра, при этом первый выход светоделителя 1-2-1 оптически связан с входом корректирующего светофильтра 1-2-2, причем вторая светоделительная грань призмы светоделителя 1-2-1 установлена вплотную к спектроделительной грани призмы корректирующего светофильтра 1-2-2, выход которого является первым выходом оптического блока, второй выход светоделителя 1-2-1 - вторым выходом оптического блока, а вход светоделителя 1-2-1 - входом оптического блока.The optical unit 1-2 (see Fig. 3) contains a beam splitter 1-2-1 and a correcting filter 1-2-2, while the beam splitter 1-2-1 is made in the form of a prism with two beam splitting faces located at an angle of 30 ° wherein the first beam splitting face of the prism is the input of the beam splitter, the second beam splitting face is the first output of the beam splitter, the third face of the prism located at an angle of 60 ° with respect to its first face is the second output of the beam splitter, and the correcting filter 1-2-2 is made in a prism with one spectrodividing face , which is the input of the corrective filter and is located at an angle of 30 ° with respect to its second face, which is the output of the corrective filter, while the first output of the beam splitter 1-2-1 is optically connected to the input of the corrective filter 1-2-2, and the second beam splitter the edge of the prism of the beam splitter 1-2-1 is installed close to the spectrodividing face of the prism of the correcting filter 1-2-2, the output of which is the first output of the optical unit, the second output of the beam splitter 1-2-1 - the second output of the optical Lok, and the input beam splitter 1-2-1 - entrance optical unit.

В перспективе может быть разработано и специализированное техническое решение телевизионного панорамного объектива с интегрированным в его конструкцию светоделителем и корректирующим светофильтром, т.е. блоки 1-1 и 1-2 выполнены в одном оптическом приборе.In the future, a specialized technical solution for a panoramic television lens with an integrated beam splitter and a corrective filter, i.e. blocks 1-1 and 1-2 are made in one optical device.

Каждый из фотоприемников обоих ДТС, см. фиг. 4-5, реализует «кольцевую» развертку зарядового изображения на фотоприемной области последующим поэлементным считыванием зарядов в «кольцевом» регистре и формированием на выходе блока преобразования «заряд - напряжение» (БПЗН) напряжения видеосигнала в аналоговой форме.Each of the photodetectors of both TPAs, see FIG. 4-5, implements a “ring” scan of the charge image on the photodetector area by subsequent element-wise reading of the charges in the “ring” register and forming at the output of the “charge-voltage” conversion block (CPS) the voltage of the video signal in analog form.

При этом в интервале прямого хода по кадру происходит процесс накопления зарядовых пакетов пропорционально освещенности панорамного сюжета в светочувствительных пикселах фотоприемной области. 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.At the same time, in the interval of the forward course of the frame, the process of accumulation of charge packets occurs in proportion to the illumination of the panoramic plot in the photosensitive pixels of the photodetector region. 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 pixels shielded from light located in the same region.

Затем фотозатвор закрывается, и в новом кадровом цикле на мишени выполняется накопление другой зарядовой «картины», а накопленные в предыдущем кадре зарядовые пакеты в радиальных направлениях переносятся на периферию кристалла фотоприемника, загружая в интервале обратного хода по строке новыми зарядами «кольцевой» регистр.Then the photo shutter closes, and in the new personnel cycle, another charge “picture” is accumulated on the target, and the charge packets accumulated in the previous frame are transferred in radial directions to the periphery of the photodetector crystal, loading the “ring” register in the interval of the reverse stroke along the line.

Фотоприемник первого ДТС 1-3 является единственным сенсором видеосигнала цветного изображения, в котором, благодаря применению цветного «кольцевого» фильтра, пикселы ПЗС становятся чувствительными к дополнительным цветам - голубому (Cy), желтому (Ye), пурпурному (Mg) и зеленому (G). Конструкция этого фотоприемника представлена на фиг. 5.The photodetector of the first DTS 1-3 is the only color image video sensor in which, thanks to the use of a color “ring” filter, CCD pixels become sensitive to complementary colors - cyan (Cy), yellow (Ye), magenta (Mg) and green (G ) The design of this photodetector is shown in FIG. 5.

Здесь используется известный принцип цветного телевидения, утверждающий, что для успешного восстановления цвета помимо сигнала яркости (Y) достаточно всего двух дополнительных сигналов. Имеются в виду сигнал цветовой разности красного (R-Y) и сигнал цветовой разности синего (В-Y).It uses the well-known principle of color television, which states that for successful color recovery, in addition to the brightness signal (Y), only two additional signals are sufficient. This refers to the red color difference signal (R-Y) and the blue color difference signal (B-Y).

Отметим, что именно этот принцип реализован в конструкции мозаичного фильтра для фотоприемника в широко распространенных цветных одноматричных телевизионных камерах, см., например, [3, с. 155].Note that it is this principle that is implemented in the design of a mosaic filter for a photodetector in widespread color single-matrix television cameras, see, for example, [3, p. 155].

В заявляемом решении для «кольцевого» ПЗС-фотоприемника первого датчика ЦТС 1-3 используется режим накопления поля, т.е. длительность экспозиции для всех светочувствительных пикселов фотомишени 1-2-1 одинакова и составляет 20 мс.In the claimed solution for the "ring" CCD photodetector of the first sensor TsTS 1-3, the field accumulation mode is used, i.e. the exposure time for all photosensitive pixels of the 1-2-1 target is the same and is 20 ms.

Аналогично режиму, применяемому в одноматричных цветных камерах, здесь перед считыванием в «кольцевом» регистре 1-2-2 зарядовые пакеты соседних (в радиальном направлении) пикселов фотомишени объединяются попарно, причем по-разному для последовательно считываемых нечетных и четных «кольцевы» строк формируемого изображения, как показано на фиг. 5.Similar to the mode used in single-matrix color cameras, here, before reading in the “ring” register 1-2-2, the charge packets of adjacent (in the radial direction) photo target pixels are combined in pairs, and differently for the sequentially read odd and even “ring” lines of the generated images as shown in FIG. 5.

Отметим, что поскольку размер светочувствительного элемента в режиме накопления поля равен размеру двух пикселов матрицы по вертикали, это приводит к снижению вертикальной разрешающей способности цветного изображения.Note that since the size of the photosensitive element in the field accumulation mode is equal to the vertical size of two pixels of the matrix, this leads to a decrease in the vertical resolution of the color image.

Первая строка содержит попарные отсчеты: (M_g+С_у), (G+Y_e), (M_g+C_y), (G+Y_e) и так далее.The first line contains pairwise samples: (M _g + C _y ), (G + Y _e ), (M _{g +} C _y ), (G + Y _e ) and so on.

Вторая строка: попарные отсчеты: (C_y+G), (Y_e+M_g), (C_y+G), (Y_e+M_g) и так далее.Second line: pairwise samples: (C _y + G), (Y _e + M _g ), (C _y + G), (Y _e + M _g ) and so on.

Очевидно, что третья и другие последующие нечетные строки будут содержать такие же попарные отсчеты, как и первая строка, а четвертая и другие последующие четные строки - такие же попарные отсчеты, как и вторая строка.Obviously, the third and other subsequent odd lines will contain the same pairwise samples as the first line, and the fourth and other subsequent even lines will contain the same pairwise samples as the second line.

Для получения яркостного сигнала для нечетных строк производится операция по аналогичному в [3, с. 155] алгоритму, который заключается в том, что выполняется задержка по времени на элемент разложения «кольцевого» поворота и суммирование попарных отсчетов:To obtain a luminance signal for odd lines, an operation is performed according to a similar procedure in [3, p. 155] the algorithm, which consists in the fact that a time delay is performed on the decomposition element of the "circular" rotation and the summation of pairwise samples:

Коэффициент ½ в формуле (2) возвращает «должок», приобретенный за счет суммирования зарядов в попарных отсчетах.The coefficient ½ in the formula (2) returns the “debt” acquired by summing the charges in pairwise readings.

Очевидно, что выражение (2) можно представить так:Obviously, expression (2) can be represented as follows:

Применив аналогичный алгоритм для четных строк, получим следующее выражение для яркостного сигнала:Applying a similar algorithm for even lines, we obtain the following expression for the luminance signal:

Аналогично представим выражение (4) в основных цветах:Similarly, we represent the expression (4) in primary colors:

Выражения (3) и (5) показывают, что яркостный сигнал для нечетных и четных строк одинаков.Expressions (3) and (5) show that the luminance signal for the odd and even lines is the same.

Для получения цветоразностного сигнала синего (B-Y) выполняется операция по другому алгоритму, который заключается в том, что для нечетных строк выполняется задержка по времени на элемент разложения и вычитание попарных отсчетов:To obtain the color-difference signal of blue (B-Y), an operation is performed according to another algorithm, which consists in the fact that for odd lines, a time delay is performed on the decomposition element and subtraction of pairwise samples:

Для получения цветоразностного сигнала красного (R-Y) выполняется операция по алгоритму, аналогичному при получении цветоразностного сигнала синего, но применительно для четных строк:To obtain the color difference signal red (R-Y), the operation is performed according to an algorithm similar to the receipt of the color difference signal blue, but with reference to even lines:

Эти два цветоразностных сигнала совместно с сигналом яркости замешиваются в композитный сигнал (CVBS) в системе PAL точно так же, как это выполняется в одноматричных цветных телевизионных камерах с мозаичным фильтром. CVBS - аббревиатура от английских слов: «composite video bar signal» - полный видеосигнал.These two color difference signals, together with the luminance signal, are mixed into the composite signal (CVBS) in the PAL system in the same way as in single-matrix color television cameras with a mosaic filter. CVBS is an abbreviation of English words: “composite video bar signal” - full video signal.

Необходимо отметить, что для «кольцевых» фотоприемников телевизионной камеры электроды переноса в фотоприемной области 1-2-1 и в «кольцевом» регистре 1-2-2 могут быть выполнены с геометрической формой не в виде прямоугольника, а в виде части кругового кольца.It should be noted that for the "ring" photodetectors of the television camera, the transfer electrodes in the photodetector region 1-2-1 and in the "ring" register 1-2-2 can be made with a geometric shape not in the form of a rectangle, but as a part of a circular ring.

ДТС 1-3 в дневное время суток постоянно работает в режиме «TV», формируя на выходе периодический цветной композитный видеосигнал в соответствии с телевизионным стандартом.DTS 1-3 in the daytime constantly works in the “TV” mode, generating a periodic color composite video signal at the output in accordance with the television standard.

ДТС 1-4 в вечернее и в ночное время при отсутствии нарушения в охраняемой зоне предлагает черно-белый видеосигнал тоже в режиме «TV». При регистрации нарушителя ДТС 1-4 автоматически переводится в режим «MONOSHOT», т.е. в режим формирования видеосигнала снимка длительностью в один стандартный полукадр, как это предложено в изобретении [5] и реализовано практически в изделии [6].DTS 1-4 in the evening and at night in the absence of violations in the protected area offers a black and white video signal also in the “TV” mode. Upon registration of the violator, TPA 1-4 is automatically transferred to the “MONOSHOT” mode, i.e. into the mode of generating a video signal of a picture with a duration of one standard half-frame, as proposed in the invention [5] and implemented practically in the product [6].

Каждый из ДТС телевизионной камеры содержит в своем составе, см. фиг. 6, фотоприемник 1-3-1 или 1-4-1; блок «кольцевой» развертки 1-3-2 или 1-4-2, состоящий из временного контроллера 1-3-2-1 или 1-4-2-1, первого преобразователя уровней (ПУ) 1-3-2-2 или 1-4-2-2, второго ПУ 1-3-2-3 или 1-4-2-3, причем управляющий вход фотоприемной области сенсора подключен к выходу первого ПУ, управляющий вход «кольцевого» регистра сенсора - к выходу второго ПУ, а выход БПЗН сенсора - к информационному входу сигнального процессора, выход управления экспозицией которого подключен к управляющему входу временного контроллера, первый выход которого подключен к входу первого ПУ, второй выход - к входу второго ПУ, третий выход - к входу синхронизации сигнального процессора, выход которого является выходом «видео».Each of the TPA of the television camera contains in its composition, see Fig. 6, a photodetector 1-3-1 or 1-4-1; block "ring" scan 1-3-2 or 1-4-2, consisting of a temporary controller 1-3-2-1 or 1-4-2-1, the first level converter (PU) 1-3-2-2 or 1-4-2-2, the second PU 1-3-2-3 or 1-4-2-3, and the control input of the photodetector area of the sensor is connected to the output of the first PU, the control input of the "circular" register of the sensor to the output of the second The control unit, and the output of the sensor overload sensor is connected to the information input of the signal processor, the exposure control output of which is connected to the control input of the temporary controller, the first output of which is connected to the input of the first control unit, the second the move is to the input of the second PU, the third output is to the synchronization input of the signal processor, the output of which is the output of the "video".

Заметим, что блок «кольцевой» развертки эквивалентен генератору управляющих импульсов в ДТС прототипа.Note that the “circular” sweep block is equivalent to the control pulse generator in the prototype TPA.

Детектор 1-5 движения, как и в прототипе, при появлении в поле зрения второго ДТС 1-4 движущихся объектов формирует сигнал RM^* - сигнал регистрации движения с низким активным уровнем.The motion detector 1-5, as in the prototype, when a second TPA 1-4 moving objects appears in the field of view, generates a signal RM ^* - a signal of motion registration with a low active level.

Уровень логического «0» на выходе детектора 1-5 поддерживается и после прекращения изменений входного видеосигнала. Восстановление исходной «1» на выходе детектора 1-5 выполняется путем подачи на его управляющий вход команды «сброс тревоги» с выхода «IRDY^∗» второго датчика ДТС 1-4. Детектор 1-5 движения может быть выполнен как в виде отдельного блока телевизионной камеры 1, так и в составе второго ДТС 1-4 (см., например, изобретение [5]).The logic level “0” at the output of the detector 1-5 is maintained even after the cessation of changes in the input video signal. Restoring the original “1” at the output of the detector 1-5 is performed by issuing to its control input the command “alarm reset” from the output “IRDY ^∗ ” of the second sensor DTS 1-4. The motion detector 1-5 can be made as a separate unit of the television camera 1, or as part of a second TPA 1-4 (see, for example, the invention [5]).

Блок 1-6 коммутации, как и в прототипе, предназначен для формирования на выходе одного из двух входных видеосигналов. Присутствие логической «1» на управляющем входе блока 1-6 обеспечивает трансляцию на выход сигнала с первого информационного входа, а появление на этом входе логического «0» - трансляцию на выход сигнала со второго информационного входа.Block 1-6 switching, as in the prototype, is designed to form the output of one of two input video signals. The presence of logical “1” at the control input of block 1-6 provides broadcasting to the output of the signal from the first information input, and the appearance of logical “0” at this input ensures broadcasting to the output of the signal from the second information input.

Селектор 1-7 синхроимпульсов, первый пиковый детектор 1-8, ФИ 1-9, блок 1-10 выборки-хранения, компаратор 1-11, второй пиковый детектор 1-14 и АЦП 1-15 по исполнению ничем не отличаются от одноименных блоков прототипа. Отметим, что сигнал на выходе компаратора 1-11 имеет активный уровень низкого уровня.The clock selector 1-7, the first peak detector 1-8, FI 1-9, the sampling-storage unit 1-10, the comparator 1-11, the second peak detector 1-14 and the ADC 1-15 are no different from the units of the same name prototype. Note that the signal at the output of comparator 1-11 has an active low level.

Формирователь 1-16 длительности накопления может быть выполнен на основе многокаскадного объединения двоичных счетчиков, например, отечественных микросхем К561ИЕ11 (см. [6, с. 238]). Установочный вход формирователя 1-16 эквивалентен входам предварительной записи-установки S0-S3 счетчика, разрешающий вход - входу разрешения этой операции SE, управляющий вход - входу переноса

, тактовый вход - входу такта C, а выход - выходу переноса

. Предполагается, что для выбранной микросхемы реверсивного счетчика на ее входе

счетчика установлена логическая «1», т.е. счет осуществляется в направлении «Код больше». Отметим, что управляющий вход и выход формирователя 1-16 имеют активное напряжение низкого уровня.The shaper 1-16 of the accumulation duration can be performed on the basis of a multi-stage combination of binary counters, for example, domestic K561IE11 microcircuits (see [6, p. 238]). The setup input of the shaper 1-16 is equivalent to the inputs of the preliminary record-setting S0-S3 of the counter, allowing the input to the input of the permission of this operation SE, the control input to the transfer input

, the clock input is the input of measure C, and the output is the transfer output

. It is assumed that for the selected microcircuit a reverse counter at its input

counter set to logical "1", ie the account is carried out in the direction of "Code more" Note that the control input and output of the shaper 1-16 have an active voltage of low level.

Одновибратор 1-17 может быть выполнен с использованием ждущего мультивибратора микросхемы К564АГ1(см. [6, с. 282]).A single-shot 1-17 can be performed using a standby multivibrator chip K564AG1 (see [6, p. 282]).

Каждый из блоков 1-19 и 1-20 в отдельности является логическим триггерным устройством RS-типа с высоким активным уровнем напряжения на входах управления.Each of blocks 1-19 and 1-20 separately is an RS-type logical trigger device with a high active voltage level at the control inputs.

Инвертор 1-12, элемент «И» 1-13 и элемент «ИЛИ» 1-18 являются логическими устройствами однозначного понятия.The inverter 1-12, the element "AND" 1-13 and the element "OR" 1-18 are logical devices of a unique concept.

В качестве блока 4 может быть использован персональный компьютер, в котором, как и в прототипе, установлен процессор Pentium III (или лучше) и операционная система Windows XP/SE/ME, но могут быть, конечно, заложены и более современные программные версии Windows - 7 или 8.As block 4, a personal computer can be used in which, as in the prototype, a Pentium III processor (or better) and the Windows XP / SE / ME operating system are installed, but, of course, more modern software versions of Windows can also be installed - 7 or 8.

Согласно заявляемому решению в компьютер вводится и дополнительный аппаратный продукт - плата видео.According to the claimed solution, an additional hardware product is introduced into the computer - a video card.

Плата видео, установленная в свободный слот на материнской плате компьютера, выполняет следующие функции:The video card installed in a free slot on the computer motherboard performs the following functions:

- управление режимами работы телевизионной системы (как и в прототипе);- control of the operating modes of the television system (as in the prototype);

- аналого-цифровое преобразование «кольцевого» цветного или черно-белого видеосигнала, поступающего с выхода «видео» телевизионной камеры;- analog-to-digital conversion of the "ring" color or black and white video signal coming from the output of the "video" of the television camera;

- ввод «кольцевого» цифрового цветного или соответственно монохромного видеосигнала в оперативную память;- input "ring" digital color or, accordingly, monochrome video signal into RAM;

- преобразование выходного «кольцевого» кадра черно-белого изображения или «кольцевого» кадра цветного изображения в соответствующие «прямоугольные» кадры путем считывания видеосигнала из оперативной памяти с выполнением коррекции геометрических искажений соответствующего участка панорамного изображения.- converting the output “ring” frame of the black-and-white image or the “ring” frame of the color image into the corresponding “rectangular” frames by reading the video signal from the main memory with the correction of geometric distortions of the corresponding section of the panoramic image.

Все указанные функции реализуются программным путем. Отметим, что две последние операции осуществляются точно так же, как это было предложено в изобретении [7].All these functions are implemented programmatically. Note that the last two operations are carried out exactly as proposed in the invention [7].

Охранная телевизионная система «день - ночь» (см. фиг. 1) работает следующим образом. Телевизионная камера 1 устанавливается в фиксированное положение, например при помощи фотоштатива (на фиг. 1 он не показан).Security television system "day - night" (see Fig. 1) works as follows. The television camera 1 is installed in a fixed position, for example using a photographic tripod (not shown in FIG. 1).

Выделим в работе охранной телевизионной системы три режима:We distinguish three modes in the operation of a security television system:

- «день» (режим 1);- “day” (mode 1);

- «ночь» (режим 2);- “night” (mode 2);

- «тревога» (режим 3, который может сопутствовать как режиму 1, так и режиму 2).- “alarm” (mode 3, which may accompany both mode 1 and mode 2).

Независимо от режима работы системы «кольцевое» оптическое изображение наблюдаемой сцены, формируемое панорамным объективом 1-1, по оптическому пути: первая светоделительная грань призмы светоделителя 1-2-1, вторая светоделительная грань призмы светоделителя 1-2-1, спектроделительная грань призмы корректирующего светофильтра 1-2-2, вторая грань призмы корректирующего светофильтра 1-2-2 проецируется в видимом спектральном диапазоне на фотомишень первого ДТС 1-3. Одновременно оптический кадр панорамного объектива 1-1 по другому оптическому пути: первая светоделительная грань призмы светоделителя 1-2-1, вторая светоделительная грань призмы светоделителя 1-2-1, третья грань призмы светоделителя 1-2-1 во всем спектральном диапазоне (видимом и инфракрасном) проецируется на фотомишень второго ДТС 1-4. Следует отметить, что инфракрасная область спектра последнего оптического изображения дополнительно усиливается за счет светового потока, отраженного спектроделительной гранью призмы светофильтра 1-2-2 в направлении третьей грани призмы светоделителя 1-2-1.Regardless of the system’s operating mode, the “circular” optical image of the observed scene formed by the panoramic lens 1-1 along the optical path: the first beam-splitting face of the beam splitter prism 1-2-1, the second beam-splitting face of the beam splitter prism 1-2-1, the spectral splitting face of the corrective prism filter 1-2-2, the second face of the prism of the correcting filter 1-2-2 is projected in the visible spectral range on the photo target of the first TPA 1-3. At the same time, the optical frame of the panoramic lens 1-1 along a different optical path: the first beam-splitting face of the prism beamsplitter 1-2-1, the second beam-splitting face of the prism beamsplitter 1-2-1, the third face of the prism beamsplitter 1-2-1 in the entire spectral range (visible and infrared) is projected onto the photo target of the second TPA 1-4. It should be noted that the infrared region of the spectrum of the last optical image is additionally enhanced by the light flux reflected by the spectro-dividing face of the prism of the filter 1-2-2 in the direction of the third face of the prism of the beam splitter 1-2-1.

При включении питания оба датчика телевизионного сигнала ДТС 1-3 и ДТС 1-4 по умолчанию начинают работать в режиме «TV».When the power is turned on, both sensors of the television signal DTS 1-3 and DTS 1-4 by default start working in the "TV" mode.

В результате фотоэлектрических преобразований на выходе «LV1» ДТС 1-3 формируется композитный цветной видеосигнал, а на выходе «LV2» ДТС 1-4 - композитный черно-белый видеосигнал сигнал в том же масштабе.As a result of photoelectric transformations, a composite color video signal is generated at the “LV1” DTS 1-3 output, and a composite black-and-white video signal at the same scale is output at the “LV2” DTS 1-4 output.

По монохромному видеосигналу с выхода «LV2» детектор 1-5 движения осуществляет слежение за обстановкой, выполняя межкадровое сравнение соседних кадров. В дальнейшем изложении воспользуемся эпюрами, приведенными на фиг. 7-9.According to the monochrome video signal from the “LV2” output, the motion detector 1-5 monitors the situation, performing interframe comparison of neighboring frames. In the further discussion, we will use the diagrams shown in FIG. 7-9.

Селектор 1-7 выделяет из композитного цветного видеосигнала по выходу «LV1» (см. фиг. 7а) строчные и кадровые синхроимпульсы (см. фиг. 7б), а ФИ 1-9 вырабатывает в пределах каждого кадрового гасящего импульса следующие с периодом Т_к импульсы записи и сброса (см. соответственно фиг. 7в и фиг. 7г).The selector 1-7 extracts the horizontal and frame sync pulses (see Fig. 7b) from the composite color video signal at the LV1 output (see Fig. 7a), and the PHI 1-9 produces within each frame blanking pulse the following with a period of T _to write and reset pulses (see, respectively, FIG. 7c and FIG. 7d).

Пиковый детектор 1-8 с периодом Т_к измеряет уровень видеосигнала с ДТС 1-3 (см. фиг. 7д), блок 1-10 выборки-хранения запоминает его на время Т_к (см. фиг. 7е), а компаратор 1-11 оценивает выходное напряжение блока 1-10, сравнивая его с пороговым напряжением U_n (см. фиг. 7ж).The peak detector 1-8 with a period of T _to measures the level of the video signal from TPA 1-3 (see Fig. 7d), the sampling-storage unit 1-10 stores it for the time T _to (see Fig. 7e), and the comparator 1- 11 estimates the output voltage of unit 1-10 by comparing it with a threshold voltage U _n (see FIG. 7g).

В режиме «TV» на входе «выбор режима работы» («MS^∗») другого датчика - ДТС 1-4 устанавливается высокий уровень (логическая «1»). Отметим, что высокий логический уровень поддерживается на входе «сигнал накопления кадра» («FI^∗»), на входе «сигнал запроса изображения» («IRQ^∗») и на выходе «сигнал готовности изображения» («IRDY^∗»). Одновременно низкий логический уровень присутствует на выходе ДТС 1-4 - «сигнал квитирования изображения» («LACK») и на выходе инвертора 1-12 - «сигнал регистрации движения» («RM»).In the “TV” mode at the input “operating mode selection” (“MS ^∗ ”) of another sensor - DTS 1-4, a high level is set (logical “1”). Note that a high logic level is maintained at the input “frame accumulation signal” (“FI ^∗ ”), at the input “image request signal” (“IRQ ^∗ ”) and at the output “image ready signal” (“IRDY ^∗ ”). At the same time, a low logic level is present at the output of the DTS 1-4 - “image acknowledgment signal” (“LACK”) and at the inverter 1-12 output - “motion registration signal” (“RM”).

Первый RS-триггер 1-19 и второй RS-триггер 1-20 находятся в состоянии «0». Поэтому на инверсном выходе RS-триггера 1-19 поддерживается логическая «1», а формирователь 1-16 заблокирован по управляющему входу высоким логическим уровнем и не считает строчные синхроимпульсы HD out^∗. На выходе «видео» («LV2») датчика ДТС 1-4, формируется композитный черно-белый видеосигнал по телевизионному стандарту.The first RS trigger 1-19 and the second RS trigger 1-20 are in the state "0". Therefore, the logic “1” is supported on the inverse output of the RS-flip-flop 1-19, and the driver 1-16 is blocked at the control input by a high logic level and does not count horizontal sync pulses HD out ^∗ . At the output of the “video” (“LV2”) sensor DTS 1-4, a composite black and white video signal is generated according to the television standard.

По монохромному видеосигналу с выхода «LV2» детектор 1-5 движения осуществляет слежение за обстановкой, выполняя межкадровое сравнение соседних кадров.According to the monochrome video signal from the “LV2” output, the motion detector 1-5 monitors the situation, performing interframe comparison of neighboring frames.

Предположим, что телевизионная система работает в дневное время суток, т.е. в режиме «день» (в режиме «1»), а подвижные объекты в зоне контроля отсутствуют. Тогда компаратор 1-11 не изменяет своего состояния по выходу, поддерживая состояние логической «1» (см. диаграмму на фиг. 4ж), и сохраняется высокий уровень напряжения на выходе детектора 1-5 движения. Поэтому на выходе элемента «И» 1-13 тоже присутствует логическая «1», а на выход блока 1-6 коммутации, а следовательно, и на выход «LV» телевизионной камеры, передается цветной композитный видеосигнал с ДТС 1-3.Suppose a television system operates in the daytime, i.e. in the "day" mode (in the "1" mode), and there are no moving objects in the control zone. Then, the comparator 1-11 does not change its state in terms of output, maintaining a logical “1” state (see the diagram in Fig. 4g), and a high voltage level at the output of the motion detector 1-5 is maintained. Therefore, the output of the “And” element 1-13 also has a logical “1”, and the color composite video signal from the TPA 1-3 is transmitted to the output of the switching unit 1-6, and therefore to the output “LV” of the television camera.

Цветной композитный видеосигнал с выхода «LV» транслируется по линии связи 2 на приемную сторону телевизионной системы, а далее поступает в компьютер 4 на плату видео.The color composite video signal from the “LV” output is transmitted via communication line 2 to the receiving side of the television system, and then it goes to computer 4 on the video card.

Приходящий на плату видео «кольцевой» видеосигнал цветного изображения оцифровывается, а затем вводится (записывается) в блоки оперативной памяти компьютера. Далее реализуется преобразование выходного «кольцевого» кадра цветного изображения в соответствующие «прямоугольные» кадры путем считывания видеосигнала из оперативной памяти.The video “ring” video signal of the color image arriving on the board is digitized, and then it is entered (recorded) into the blocks of the computer’s RAM. Next, the conversion of the output “ring” frame of the color image into the corresponding “rectangular” frames by reading the video signal from the RAM is implemented.

Предположим, что при проектировании охранной телевизионной системы разработчиком заложено, что текущий угол поля зрения (γ_г) предъявляемого оператору панорамного изображения составляет 60° по горизонтали. Тогда по соотношению (1) «кольцевой» кадр должен соответствовать шести «прямоугольным» кадрам (n=6). Это означает, что имеем 6 условных областей в пространстве «кольцевого» кадра (см. фиг. 11).Suppose that when designing a security television system, the developer has laid down that the current angle of view (γ _g ) of the panoramic image presented to the operator is 60 ° horizontally. Then, according to relation (1), the “circular” frame should correspond to six “rectangular” frames (n = 6). This means that we have 6 conditional areas in the space of the "circular" frame (see Fig. 11).

Следовательно, каждый «кольцевой» кадр записи изображения конвертируется в 6 «прямоугольных» кадров, которые могут быть предложены в виде текущей последовательности (см. фиг. 12) оператору компьютера 4, ведущему мониторинг обстановки на охраняемой территории.Therefore, each “ring” frame of the image recording is converted into 6 “rectangular” frames, which can be offered in the form of the current sequence (see Fig. 12) to the computer operator 4, monitoring the situation in the protected area.

Пусть в момент t₀ очередной результат межкадрового сравнения в детекторе 1-5 движения фиксирует появление нарушителя. Тогда на его выходе («RM^∗») появляется низкий уровень напряжения, а на выходе инвертора 1-12 - положительный перепад напряжения (см. фиг. 8а), который по линии связи 2 транслируется на вход формирователя 3. В результате на приемной стороне телевизионной системы обеспечивается звуковая и световая сигнализация тревоги.Let at the moment t _{0 the} next result of the interframe comparison in the motion detector 1-5 fixes the appearance of the intruder. Then, a low voltage level appears at its output (“RM ^∗ ”), and a positive voltage drop appears on the inverter 1-12 output (see Fig. 8a), which is transmitted via a communication line 2 to the input of the driver 3. As a result, on the receiving side The television system provides sound and light alarms.

Телевизионная система переходит в режим «1+3».The television system goes into "1 + 3" mode.

Одновременно в самой телевизионной камере 1 положительный перепад напряжения на выходе инвертора 1-12 переводит RS-триггеры 1-19 и 1-20 в состояние «1», выполняет сброс пикового детектора 1-14 и производит запуск одновибратора 1-17.At the same time, in the television camera 1 itself, a positive voltage drop at the output of the inverter 1-12 puts the RS-flip-flops 1-19 and 1-20 in the state "1", resets the peak detector 1-14 and starts the single-shot 1-17.

Одновибратор 1-17 формирует на выходе импульсный сигнал (см. фиг. 8б), длительность которого t₀…t₁ является интервалом разрешения операции предварительной записи-установки числа в счетчики формирователя 1-16.The single-vibrator 1-17 generates a pulse signal at the output (see Fig. 8b), the duration of which t ₀ ... t ₁ is the resolution interval of the operation of preliminary recording-setting the number in the counters of the shaper 1-16.

В течение интервала t₀…t₁ пиковый детектор 1-14 измеряет текущее значение видеосигнала. Постоянное напряжение с выхода пикового детектора 1-14 преобразуется далее в АЦП 1-15 из аналоговой формы в цифровую и подается на установочные входы счетчиков формирователя 1-16.During the interval t ₀ ... t _1, peak detector 1-14 measures the current value of the video signal. The constant voltage from the output of the peak detector 1-14 is further converted into an ADC 1-15 from an analog form into a digital one and is supplied to the installation inputs of the counters of the former 1-16.

К моменту t₁ (см. фиг. 8б) запись-установка этого числа в счетчики формирователя 1-16 должна закончиться.By the time t ₁ (see Fig. 8b) the record-setting of this number in the counters of the shaper 1-16 should end.

Необходимо отметить также, что, начиная с момента t₀, блок 1-6 коммутации уже передает на выход видеосигнал «LV2» от датчика ДТС 1-4.It should also be noted that, starting from the moment t ₀ , the switching unit 1-6 already transmits the “LV2” video signal from the DTS 1-4 sensor to the output.

Начиная же с момента t₁, на выходе элемента «ИЛИ» 1-18, а следовательно, и на входе «MS^∗» датчика ДС 1-4 устанавливается уровень логического «0».Starting from the moment t ₁ , at the output of the “OR” element 1-18, and therefore at the input “MS ^∗ ” of the sensor ДС 1-4, the logical level “0” is set.

Поэтому телевизионная камера 1 с момента t₁ переходит в из режима «TV» в режим «MONOSHOT». Дополнительно отметим, что с момента t₀ на управляющем входе формирователя 1-16 присутствует низкий логический уровень, т.е. блокировка по этому входу снята.Therefore, the television camera 1 from the moment t ₁ switches from the “TV” mode to the “MONOSHOT” mode. Additionally, we note that from the moment t ₀ at the control input of the shaper 1-16 there is a low logic level, i.e. the lock on this input is released.

Счетчики формирователя 1-16 подсчитывают приращение данных, а на его выходе, начиная с момента t₁, устанавливается низкий логический уровень (см. фиг. 8г или фиг. 8е). Поэтому датчик ДТС 1-4 переходит в состояние накопления информационных зарядов в зависимости от освещенности зоны контроля во всем спектральном диапазоне.The counters of the shaper 1-16 calculate the increment of the data, and at its output, starting from the moment t ₁ , a low logic level is set (see Fig. 8d or Fig. 8f). Therefore, the sensor DTS 1-4 goes into the state of accumulation of information charges, depending on the illumination of the control zone in the entire spectral range.

Монохромный сигнал изображения матрицы ПЗС имеет линейную шкалу уровня в зависимости от освещенности (γ=1), и предполагается, что по этому выходу «видео» исключено воздействие автоматической регулировки усиления (АРУ).The monochrome image signal of the CCD matrix has a linear level scale depending on the illumination (γ = 1), and it is assumed that the effect of automatic gain control (AGC) is excluded from this “video” output.

Отметим, что эти признаки являются совершенно необходимым условием для предлагаемого решения телевизионной системы.Note that these signs are absolutely necessary for the proposed solution to the television system.

Длительность накопления в датчике ДТС 1-4 устанавливается оптимальной по критерию максимума отношения сигнал/шум для видеосигнала выполняемого снимка изображения, что достигается предварительной калибровкой телевизионной камеры (см. ниже).The accumulation duration in the DTS 1-4 sensor is set optimal by the criterion of the maximum signal-to-noise ratio for the video signal of the image taken, which is achieved by preliminary calibration of the television camera (see below).

Если нарушение в охраняемой зоне происходит ночью, то телевизионная система в режиме «2+3» работает аналогично, отличаясь только тем, что длительность накопления в датчике ДТС 1-4 в ночное время суток будет заведомо больше, чем в дневное время.If the violation in the protected area occurs at night, the television system in the “2 + 3” mode works in the same way, differing only in that the accumulation time in the DTS 1-4 sensor at night will obviously be longer than in the daytime.

После окончания накопления зарядов в датчике ДС 1-4 (см. момент t₂ на фиг. 9а) производится сброс счетчиков формирователя 1-15 и установка RS-триггера 1-19 в состояние «0», а следовательно, возобновление блокировки формирователя 1-16 по управляющему входу.After the accumulation of charges in the sensor ДС 1-4 (see moment t ₂ in Fig. 9a), the shapers counters 1-15 are reset and the RS-flip-flop 1-19 is set to the “0” state, and therefore, the shaper 1- lock is resumed 16 at the control input.

В счетчиках формирователя 1-16 устанавливается нулевое число, а датчик ДТС 1-4 переходит в состояние «ненакопления», т.к. на его входе «FI^∗», начиная с этого момента, формируется высокий логический уровень.In the counters of the shaper 1-16, a zero number is set, and the DTS 1-4 sensor goes into the "non-accumulation" state, because at its input “FI ^∗ ”, starting from this moment, a high logical level is formed.

Далее на фотозатвор ДТС 1-4 кратковременно подается высокий уровень напряжения, разрешающий перенос зарядовых пакетов из фотодиодов в потенциальные ямы, образованные в вертикальных ПЗС-регистрах. Напомним, что вертикальные ПЗС-регистры фотомишени матрицы ПЗС с организацией «строчный перенос» нечувствительны к свету благодаря изолирующему маскированию, поэтому перенесенные фотозаряды накопленного кадра могут храниться там достаточно продолжительное время.Next, a high voltage level is applied to the DTS 1-4 photo-gate for a short time, allowing transfer of charge packets from the photodiodes to potential wells formed in vertical CCD registers. Recall that the vertical CCD photo-target registers of the CCD matrix with the “line wrap” organization are insensitive to light due to insulating masking, therefore the transferred photo charges of the accumulated frame can be stored there for a rather long time.

Если время переноса зарядов составляет величину τ₁, то после его завершения на выходе «IRDY^∗» датчика ДТС 1-4 будет сформирован одиночный импульс (см. фиг. 9б) - сигнал готовности изображения.If the charge transfer time is τ ₁ , then after its completion, a single pulse will be generated at the output “IRDY ^∗ ” of the DTS 1-4 sensor (see Fig. 9b) - an image ready signal.

Этот сигнал по линии связи 2 транслируется на приемную сторону телевизионной системы и поступает в компьютер 4. В компьютере с задержкой τ₂, установленной в блоке сопряжения интерфейса платы видео, вырабатывается выходной сигнал запроса изображения (см. фиг. 9г), который по линии связи 2 поступает на вход «IRQ^∗ датчика ДТС 1-4 телевизионной камеры 1.This signal is transmitted through the communication line 2 to the receiving side of the television system and transmitted to the computer 4. In the computer with a delay of τ ₂ installed in the interface unit of the video card interface, an image request output signal is generated (see Fig. 9d), which is transmitted via the communication line 2 is fed to the input “IRQ ^∗ sensor DTS 1-4 television camera 1.

Далее, когда низкий уровень в сигнале запроса изображения совпадает с окончанием ближайшего строчного синхроимпульса (см. момент t₃, на фиг. 9в), начинается считывание зарядового рельефа информационного кадра, которое продолжается в течение интервала t₃…t₄. В результате на выходе «видео» («LV2») ДТС 1-4, а следовательно, и на выходе «видео» («LV») телевизионной камеры 1, формируется видеосигнал одиночного кадра (см. фиг. 9е). Отметим, что длительность этого сигнала, с учетом кадрового гасящего импульса, составляет Т_к и соответствует периоду полукадров по телевизионному стандарту.Further, when the low level in the image request signal coincides with the end of the nearest horizontal sync pulse (see time t ₃ , in Fig. 9c), the charge relief of the information frame begins to read, which continues during the interval t ₃ ... t ₄ . As a result, a video signal of a single frame is generated at the output of the “video” (“LV2”) TPA 1-4, and therefore, at the output of the “video” (“LV”) of the television camera 1 (see Fig. 9e). Note that the duration of this signal, taking into account the frame blanking pulse, is T _k and corresponds to the half-frame period according to the television standard.

Параллельно с видеосигналом одиночного кадра на выходе «IACK» ДТС 1-4 вырабатывается одиночный положительный импульс - сигнал квитирования (подтверждения) изображения (см. фиг. 9д), длительность которого составляет интервал (t₃…t₄).In parallel with the video signal of a single frame, a single positive pulse is generated at the IACK output of the DTS 1-4 - an acknowledgment (confirmation) signal of the image (see Fig. 9e), the duration of which is the interval (t ₃ ... t ₄ ).

Далее сигналы «LV» и «LACK» транслируются по линии связи 2 на приемную сторону телевизионной системы, а там поступают на плату видео компьютера 4 оператора.Further, the signals “LV” and “LACK” are transmitted via communication line 2 to the receiving side of the television system, and there they are transmitted to the video card of the computer 4 of the operator.

Приходящий сигнал «LACK» обеспечивает автоматический переход в работающей компьютерной программе в закладку «Снимок». Поэтому в интервале (t₃…t₄) выполняется запись «кольцевого» монохромного видеосигнала одиночного кадра («LV») в оперативную память компьютера. Далее аналогично выполняется преобразование одиночного «кольцевого» кадра в 6 «прямоугольных» кадров и их сохранение в папке компьютерной памяти.The incoming signal "LACK" provides an automatic transition in a running computer program to the "Snapshot" tab. Therefore, in the interval (t ₃ ... t ₄ ), the “ring” monochrome video signal of a single frame (“LV”) is recorded in the computer’s RAM. Next, the conversion of a single "ring" frame into 6 "rectangular" frames and saving them in a computer memory folder is performed similarly.

Добавим к этому, что в телевизионной камере 1 в момент t₅ (см. фиг. 9г) низкий уровень в сигнале «IRQ^∗ заканчивается. Возникающий положительный перепад напряжения устанавливает RS-триггер 1-20 в состояние «0». В результате высокий логический уровень напряжения поддерживается на входе «MS^∗» ДТС 1-4, а телевизионная камера 1 из режима «MONOSHOT» возвращается в режим «TV».Add to this that in the television camera 1 at time t ₅ (see Fig. 9d), the low level in the signal “IRQ ^* ends. The resulting positive voltage drop sets the RS-trigger 1-20 in the state "0". As a result, a high logical voltage level is maintained at the input “MS ^∗ ” of DTS 1-4, and television camera 1 from the “MONOSHOT” mode returns to the “TV” mode.

Отметим, что в момент t₆ возникающий положительный перепад напряжения в сигнале «IRDY^∗» (см. фиг. 9б) осуществляет сброс тревоги в детекторе 1-5 движение, восстанавливая уровень логической «1» на его выходе.Note that at time t _{6, the} resulting positive voltage drop in the “IRDY ^∗ ” signal (see Fig. 9b) resets the alarm in the 1-5 motion detector, restoring the logical “1” level at its output.

В результате телевизионная система переходит из режима работы «2+3» в режим «2».As a result, the television system switches from the “2 + 3” operating mode to the “2” mode.

Если затем в результате суточного перехода «ночь - день» освещенность на объекте увеличится, то заявляемая система автоматически вновь перейдет из режима «2» в режим «1».If then, as a result of the daily night-day transition, the illumination at the object increases, then the claimed system will automatically switch back from mode “2” to mode “1”.

Вернемся к вопросу реализации оптимального накопления информационных зарядов в датчике ДТС 1-4 в режиме «MONOSHOT».Let us return to the question of implementing the optimal accumulation of information charges in the DTS 1-4 sensor in the MONOSHOT mode.

Для этого выполняется калибровка телевизионной камеры.To do this, calibrate the television camera.

Сначала телевизионная камера 1 должна работать в режиме «TV». Перед оптическим блоком 1-1 устанавливается тест-таблица, а ее освещенность в белом Е_макс обеспечивает максимальный размах видеосигнала, формируемого датчиком ДТС 1-4, т.е. соответствие его критерию максимума отношения сигнал/шум.First, the television camera 1 should work in the "TV" mode. A test table is installed in front of the optical unit 1-1, and its illumination in white E _max provides the maximum amplitude of the video signal generated by the DTS 1-4 sensor, i.e. compliance with its criterion for maximum signal to noise ratio.

Далее телевизионная камера 1 переводится в режим «MONOSHOT». При этом величина напряжения, вводимого через установочные входы в счетчики формирователя 1-16, регулируется так, чтобы при достижении максимального числа счета и возникновения выходного импульса переноса со старшего разряда длительность накопления матрицы ПЗС составляла бы один полукадр по телевизионному стандарту, т.е. Т_к (20 мс).Next, the television camera 1 is placed in the "MONOSHOT" mode. In this case, the voltage input through the installation inputs into the counters of the shaper 1-16 is regulated so that when the maximum count is reached and the output pulse of transfer from the highest bit occurs, the accumulation time of the CCD matrix would be one half frame according to the television standard, i.e. T _to (20 ms).

Необходимо отметить, что для выполнения этих измерений потребуется запоминающий осциллограф, а сами измерения будут достаточно трудоемкими.It should be noted that to perform these measurements, a storage oscilloscope will be required, and the measurements themselves will be rather laborious.

Тогда, если освещенность объекта съемки E₁ будет меньше, чем Е_макс, то при достижении максимального числа счета выходной импульс переноса появится позже, в момент t₂ (см. фиг. 8в), а длительность накопления ПЗС составит (t₁…t₂)>Т_к.Then, if the illumination of the subject E ₁ will be less than E _max , then when the maximum count is reached, the output transfer pulse will appear later, at time t ₂ (see Fig. 8c), and the CCD accumulation duration will be (t ₁ ... t ₂ )> T _to .

Если освещенность объекта съемки снизить еще, т.е. Е₂<E₁, то пропорционально позднее, в момент t₃ (см. фиг. 8д), появится импульс переноса, а длительность накопления (t₁…t₃) соответственно увеличится.If the illumination of the subject is reduced further, i.e. E ₂ <E ₁ , then proportionally later, at time t ₃ (see Fig. 8e), a transfer pulse will appear, and the accumulation duration (t ₁ ... t ₃ ) will increase accordingly.

Необходимо отметить, что автоматический выбор максимального времени накопления

, которое соответствует предельно низкой освещенности Е_мин объекта съемки, как и длительность хранения в сенсоре ПЗС накопленных зарядов, должны учитывать технологические ограничения фотоприемника по плотности тока термогенерации (темнового тока) и шуму считывания преобразователя «заряд - напряжение».It should be noted that the automatic selection of the maximum accumulation time

, which corresponds to the extremely low illumination E _{min of the} subject, as well as the duration of storage of the accumulated charges in the CCD sensor, should take into account the technological limitations of the photodetector in terms of the thermal generation current density (dark current) and the read noise of the charge-voltage converter.

Поэтому технически обоснованный максимальный отсчет суммарного времени «накопления - хранения» при нормальной температуре для современных матриц ПЗС составляет (1…10) с.Therefore, the technically justified maximum countdown of the total “accumulation - storage” time at normal temperature for modern CCDs is (1 ... 10) s.

С учетом этих соображений выбирается и максимальная емкость счетчиков формирователя 1-16, который обеспечивает длительность накопления фотоприемника в ДТС 1-4.With these considerations in mind, the maximum capacitance of the shaper counters 1–16 is selected, which ensures the duration of the photodetector accumulation in the TPA 1–4.

Основной технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что оператору компьютера предлагается возможность вести круговой обзор ситуации в зоне охраняемого объекта, увеличив пространственный угол по азимуту до величины в 360°. Благодаря «кольцевой» конструкции фотоприемников не требуется их чрезмерно высокая информационная емкость, т.к. исключаются пассивные пикселы.The main technical result of the invention is that the computer operator is offered the opportunity to conduct a circular overview of the situation in the area of the protected object, increasing the spatial angle in azimuth to a value of 360 °. Thanks to the "ring" design of photodetectors, their extremely high information capacity is not required, because passive pixels are excluded.

Дополнительным результатом заявляемого устройства телевизионно-компьютерной системы панорамной охраны можно считать возможность создания на ее основе сложных систем физической защиты за счет возможности успешного вписывания, как в локальную вычислительную сеть, так и в глобальную сеть Интернет.An additional result of the claimed device of a panoramic television-computer system can be considered the possibility of creating complex physical protection systems on its basis due to the possibility of successfully entering both a local computer network and the global Internet.

Пример структурной схемы по организации такой системы представлен на фиг. 2. Компьютер 4 оператора заявляемого изобретения здесь выполняет дополнительно функции сервера. Благодаря использованию в данной системе роутера 5, который в России носит название «маршрутизатор», информация, хранящаяся на этом сервере, становится доступной и любому другому пользователю компьютера 7 в локальной сети. Модем же, обозначенный позицией 6, позволяет предоставить ее по сети Интернет и на компьютер 8 удаленного пользователя.An example of a structural diagram for organizing such a system is shown in FIG. 2. Computer 4 of the operator of the claimed invention here additionally performs the functions of a server. Due to the use of a router 5 in this system, which in Russia is called a “router,” the information stored on this server becomes available to any other user of computer 7 on the local network. The modem, indicated by position 6, allows you to provide it over the Internet and to computer 8 of a remote user.

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

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Патент РФ №2447511. МПК G08B 13/196. Охранная телевизионная система «день - ночь» / В.М. Смелков // БИ - 2012. - №10.1. RF patent No. 2447511. IPC G08B 13/196. Security television system "day - night" / V.M. Smelkov // BI - 2012. - No. 10.

2. Секен К., Томпсет М. Приборы с переносом заряда. Перевод с англ. - М.: «Мир», 1985.2. Seken K., Thompset M. Instruments with charge transfer. Translation from English - M .: "World", 1985.

3. Владо Дамьяновски. СТУ. Библия видеонаблюдения, Цифровые и сетевые технологии / Перевод с англ. М.: ООО «Ай-Эс-Эс Пресс», 2006.3. Vlado Damianowski. STU. Bible CCTV, Digital and Network Technology / Translated 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 // БИ - 2002. - №20.4. RF patent No. 2185645. IPC G02B 13/06, G02B 17/08. Panoramic mirror-lens / A.V. Kurtov, V.A. Solomatin // BI - 2002. - No. 20.

5. Заявка Франции №2589301 от 28.10.1985. Устройство электронной обтюрации. Заявитель - фирма i2S (Франция). Реферат заявки опубликован в бюллетене «Передача изображения, телевидение», выпуск 136, МКИ H04N, №12, Москва, 1987.5. Application of France No. 2589301 dated 10/28/1985. Electronic obturation device. The applicant is i2S (France). The abstract of the application is published in the bulletin “Image Transmission, Television”, issue 136, MKI H04N, No. 12, Moscow, 1987.

6. Руководство пользователя по камере iMC 500. Изготовитель - фирма i2S (Франция), 1987.6. User manual for the iMC 500 camera. Manufacturer - i2S (France), 1987.

6. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Челябинск, «Металлургия», 1988.6. Shilo V.L. Popular digital circuits. Chelyabinsk, Metallurgy, 1988.

7. Патент РФ №2371880. МПК H04N 7/00. Способ панорамного телевизионного наблюдения и устройство для его осуществления / В.М. Смелков // БИ - 2009. №30.7. RF patent No. 2371880. IPC H04N 7/00. The method of panoramic television surveillance and device for its implementation / V.M. Smelkov // BI - 2009. No. 30.

Claims

1. The device of the television-computer system for panoramic security “day-night”, containing on the transmitting side of the television camera, consisting of a series of optical unit and two sensors of television signals (TPA), and the optical unit contains a beam splitter and a corrective light filter, while a beam splitter made in the form of a prism with two beam splitting faces located at an angle of 30 °, while the first beam splitting face of the prism is the entrance of the beam splitter, the second beam splitting l - the first output of the beam splitter, the third face of the prism, located at an angle of 60 ° with respect to its first face, - the second output of the beam splitter, and the correcting filter is made in the form of a prism with one spectral splitting face, which is the input of the correcting filter and is located at an angle of 30 ° with respect to its second face, which is the output of the corrective filter, while the first output of the beam splitter is optically connected to the input of the corrective filter, the second beam splitting face of the prism the splitter is installed close to the spectral splitting face of the corrective filter prism, the output of which is the first output of the optical unit, the second output of the beam splitter is the second output of the optical unit, and the input of the beam splitter is the input of the optical unit, and the photodetectors of each of the TPVs of the television camera are made using charge-coupled technology ( CCD), and their “rectangular” scan is carried out using a control pulse generator, while the television camera also contains a motion detector, b a switching lock, the output of which is the “video” output of a television camera, serially connected clock selector and pulse shaper (FI), serially connected first peak detector, sampling-storage unit and a comparator, the installation input of which is connected to a threshold voltage, inverter, AND element ", The second peak detector, analog-to-digital converter (ADC), accumulator of duration of accumulation, one-shot, element" OR ", the first and second RS-triggers, while the control input of the sample block The antenna is connected to the first output of the FI, the second output of which is connected to the control input of the first peak detector, and on the receiving side there is an alarm driver and a computer of the operator, and between the transmitting and receiving side devices there is a communication line from a five-core cable, while in the television camera the output The “video” of the first DTS, which is a color image signal sensor, is connected respectively to the input of the clock selector, to the information input of the first peak detector and to the first information input of the bl switching, and the “video” output of the second TPA, which is a sensor of a black-and-white image signal, is connected respectively to the second information input of the switching unit, to the input of the motion detector and to the information input of the second peak detector, the control input of which is combined with the input of the one-shot and inputs " S "RS-flip-flops and is connected to the output of the inverter, which is the output of the" motion registration signal "of the television camera, while the output of the motion detector is connected respectively to the input of the inverter and to the first the input of the “And” element, the second input of which is connected to the output of the comparator, the output of the second peak detector being connected to the information input of the ADC, the output of which is connected to the installation input of the driver of accumulation duration, the permitting input of which is connected to the output of a one-shot, the control input of the driver of accumulation duration is connected to the inverse output of the first RS-flip-flop, the clock input of the accumulator of the duration of accumulation is combined with the clock input of the ADC and connected to the output "lowercase sync signal LSS "of the second TPA, and the output of the accumulator of the duration of accumulation is connected to the input" R "of the first RS-trigger and, respectively, to the input" signal of accumulation of the frame "of the second TPA, the input" image request signal "of which is connected to the input" R "of the second RS-trigger the inverse output of which is connected to the first input of the “OR” element, the second input of which is connected to the output of the one-shot device, and the output of the “OR” element is connected to the input “selection of the operating mode” of the second TPA, the output of which is “image ready signal” is connected to the control input of the motion detector I, at the same time, the outputs of the second TPA, namely: the output is “image ready signal”, the output is “image acknowledgment signal”, which are also the corresponding outputs of the television camera, are connected through the cable wires of the communication line to the inputs of these signals on the operator’s computer, the output is “signal image request ”which is connected through the cable core of the communication line to the corresponding input of the television camera and to the signal input of this name for the second TPA, the output of the“ video ”of the television camera is transmitted via the cable core of the communication line n the video input of the operator’s computer, and the “motion registration signal” from the inverter output of the television camera to the input of the alarm driver, characterized in that a panoramic lens is placed in front of the optical camera located in front of the optical unit, and the television camera generates a “ring” image raster transmitting a composite video signal of a color or black-and-white image to the output depending on the time of day at the test object, while the control pulse generator of each of the TPAs is a “ring” block »" sweep of the video signal of the television camera, and the photodetector of each of the TPAs has the shape of a circular ring, in which the lines of photosensitive and the lines of light-shielded elements of the photodetection region are located along radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery and the output register located there, which is “Ring”, and the number of elements (pixels) in each “ring” line of the photodetector is equal to the number of elements (pixels) in the “ring” register, and the photo The receiving region of the first DTS is covered with a color “ring” filter, which separates the luminous flux incident on the photosensitive elements, respectively, on its cyan, yellow, magenta and green components, and a video card matched to the input channels is installed in the expansion slot on the motherboard of the operator’s computer I / O, control and power supply with a computer bus, containing a unit for converting a “ring” frame into “rectangular” frames, the input of which is connected to the output of the RAM block per frame, and the output to you ode "network", the number "rectangular" frames corresponding to one current "ring" frame satisfies the relation:

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.

2. The device of the television-computer system according to claim 1, characterized in that the alarm driver is configured as part of the operator’s computer.

3. The device of the television-computer system according to claim 1, characterized in that the panoramic lens and the optical unit of the television camera are made in one optical device.

4. The device of the television-computer system according to claim 1, characterized in that the transfer electrodes of the photodetector region and the “ring” register for the photodetector of both TPs are made with a geometric shape in the form of a part of a circular ring.

5. The device of the television-computer system according to claim 1, characterized in that the operator’s computer is the server for the local user’s computer on the local network and for the remote user's computer on the Internet.