RU2581423C1 - Video system on chip (versions) - Google Patents
Video system on chip (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2581423C1 RU2581423C1 RU2015106261/28A RU2015106261A RU2581423C1 RU 2581423 C1 RU2581423 C1 RU 2581423C1 RU 2015106261/28 A RU2015106261/28 A RU 2015106261/28A RU 2015106261 A RU2015106261 A RU 2015106261A RU 2581423 C1 RU2581423 C1 RU 2581423C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- output
- color
- input
- chip
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области телевидения и цифровой фотографии, в частности к устройствам регистрации видеоизображений.The invention relates to the field of television and digital photography, in particular to video recording devices.
Известно устройство, описанное в заявке на изобретение RU 2012137834 А (опубл. 10.03.2014) «Способ формирования спектрозональных видеокадров и устройство для его осуществления», включающее оптическую систему, в фокальной плоскости которой расположен переменный интерференционный фильтр, проекционную оптическую систему, в плоскости изображений которой расположена фоточувствительная поверхность цифровой телекамеры, запоминающее устройство исходных видеокадров, подключенное к выходу цифровой телекамеры. Устройство осуществляет последовательное формирование оптического изображения, разложение оптического изображения по спектральным зонам с помощью переменного интерференционного фильтра, перенос оптического изображения на матричное фотоприемное устройство цифровой телекамеры, получение цифровых видеокадров и их запоминание в запоминающем устройстве.A device is known that is described in the application for invention RU 2012137834 A (publ. 10.03.2014) "Method for the formation of spectral video frames and a device for its implementation", including an optical system in the focal plane of which there is a variable interference filter, a projection optical system, in the image plane which is the photosensitive surface of the digital camera, the storage device of the original video frames connected to the output of the digital camera. The device performs the sequential formation of an optical image, decomposition of the optical image into spectral zones using a variable interference filter, transfer of the optical image to the matrix photodetector of a digital television camera, receiving digital video frames and storing them in a storage device.
Недостатками известного устройства являются «грубая» дискретизация по времени и ограниченный спектральный диапазон работы телекамеры, так как разложение оптического изображения по спектральным зонам осуществляется переменным интерференционным светофильтром, расположенным в плоскости оптического изображения.The disadvantages of the known device are “coarse” time sampling and a limited spectral range of operation of the camera, since the decomposition of the optical image in the spectral zones is carried out by a variable interference filter located in the plane of the optical image.
Также известно устройство, описанное в заявке на изобретение SU 1582924 А1 (опубл. 27.01.2003) «Цветная телевизионная камера», включающее твердотельный линейный приемник изображения с цветокодирующим фильтром, элементы которого размещены над фоточувствительными элементами приемника, а выход приемника подключен к входу блока разделения цветовых каналов. Цветокодирующий фильтр выполнен из повторяющихся элементов голубого, белого, желтого и белого цветов. В камеру дополнительно введены блоки цветокоррекции и коррекции неравномерности чувствительности, при этом вход блока цветокоррекции соединен с выходом приемника изображения, выход блока цветокоррекции соединен с входом блока коррекции неравномерности чувствительности, выход которого соединен с входом блока разделения цветовых каналов.Also known is the device described in the application for invention SU 1582924 A1 (publ. 01/27/2003) "Color television camera", including a solid-state linear image receiver with a color-coding filter, the elements of which are placed above the photosensitive elements of the receiver, and the output of the receiver is connected to the input of the separation unit color channels. The color-coding filter is made of repeating elements of blue, white, yellow and white. In addition, color correction and sensitivity non-uniformity correction blocks are introduced into the camera, while the input of the color correction block is connected to the output of the image receiver, the output of the color correction block is connected to the input of the sensitivity non-uniformity correction block, the output of which is connected to the input of the color channel separation block.
Недостатком известного устройства является «грубая» дискретизация по полю, вызванная использованием в телевизионной камере мозаичного кодирующего светофильтра для разделения цветовых каналов.A disadvantage of the known device is “rough” field sampling caused by the use of a mosaic coding filter in a television camera to separate color channels.
Наиболее близким по своей технической сути к заявляемому устройству является устройство, описанное в патенте на изобретение US 6632701 В2 (опубл. 14.10.2003) «Массив датчиков с вертикальным цветным фильтром», содержащее массив фотоприемных элементов, каждый из которых представляет собой три области, поглощающих синий, зеленый и красный цвета видимого спектра излучения, расположенных друг под другом в одном элементе; каждый элемент формирует три выходных сигнала фототока, меняющегося в зависимости от изменения интенсивности и спектрального состава светового потока. Синий цвет, имеющий самую короткую длину волны в видимом диапазоне, поглощается раньше других, и фотодетектор, поглощающий синий цвет, находится ближе всего к поверхности кристалла, красный цвет имеет самую большую длину волны в видимом диапазоне и проникает глубже остальных в кремний, поэтому фотодетектор, поглощающий красный цвет, находится глубже всех остальных, фотодетектор, поглощающий зеленый цвет, находится между красным и синим.The closest in technical essence to the claimed device is the device described in the patent for invention US 6632701 B2 (publ. 10/14/2003) "Array of sensors with a vertical color filter" containing an array of photodetector elements, each of which represents three areas that absorb blue, green and red colors of the visible emission spectrum, located one below the other in one element; each element generates three output signals of the photocurrent, which varies depending on changes in the intensity and spectral composition of the light flux. The blue color, which has the shortest wavelength in the visible range, is absorbed before the others, and the photodetector that absorbs the blue color is closest to the crystal surface, the red color has the longest wavelength in the visible range and penetrates deeper into the silicon, therefore, the photodetector Absorbing red color, is deeper than all others, the photodetector, absorbing green color, is between red and blue.
Недостатками прототипа являются ограниченный спектральный диапазон чувствительности датчика, т.к. отсутствуют инфракрасная и ультрафиолетовая области спектра, низкая помехоустойчивость системы, а также необходимость подключения дополнительных модулей для построения полноценной видеосистемы.The disadvantages of the prototype are the limited spectral range of the sensitivity of the sensor, because there are no infrared and ultraviolet spectral regions, low noise immunity of the system, and also the need to connect additional modules to build a full-fledged video system.
Техническим результатом заявляемого устройства является повышение помехоустойчивости и быстродействия видеосистемы, уменьшение собственных шумов элементов видеосистемы, повышение отношения сигнал/шум для обнаружения малоконтрастных объектов, повышение достоверности классификации объектов по спектральным признакам.The technical result of the claimed device is to increase the noise immunity and speed of the video system, reduce the intrinsic noise of the elements of the video system, increase the signal-to-noise ratio for detecting low-contrast objects, increase the reliability of the classification of objects by spectral features.
Другим техническим результатом является повышение степени интеграции микросхем на одном кристалле для упрощения и универсализации конструирования видеосистем.Another technical result is to increase the degree of integration of microcircuits on a single chip to simplify and universalize the design of video systems.
Это достигается тем, что видеосистема на кристалле, содержащая цветное фотоприемное устройство, обладающее функцией спектрального разделения светового потока в зависимости от глубины проникновения фотоэлектронов в кристалл, отличается тем, что в видеосистему на кристалле дополнительно введены блок коммутации, входы K1…KN которого соединены с соответствующими выходами цветного фотоприемного устройства, блок управления, один из выходов которого соединен с входом блока коммутации, а другой - с входом блока построения изображений, входы K1…KN которого соединены с соответствующими выходами блока коммутации, выходной видеосигнал формируется на выходе блока построения изображений.This is achieved by the fact that the video system on a chip containing a color photodetector having the function of spectral separation of the light flux depending on the depth of penetration of photoelectrons into the crystal is characterized in that a switching unit is added to the video system on the chip, the inputs of which are connected K 1 ... K N with the corresponding outputs of the color photodetector, a control unit, one of the outputs of which is connected to the input of the switching unit, and the other to the input of the imaging unit, inputs K 1 ... K N which is connected to the corresponding outputs of the switching unit, the output video signal is generated at the output of the image building block.
Во втором варианте это достигается тем, что видеосистема на кристалле, включающая цветное фотоприемное устройство, обладающее функцией спектрального разделения светового потока в зависимости от глубины проникновения фотоэлектронов в кристалл, отличается тем, что в видеосистему на кристалле дополнительно введены блок вычитания, входы K1…KN которого соединены с соответствующими выходами цветного фотоприемного устройства, арифметико-логическое устройство, входы K1-K2, K2-K3…KN-1-KN которого соединены с соответствующими выходами блока вычитания, блок управления, один из выходов которого соединен с входом арифметико-логического устройства, а другой - с входом сумматора, входы K1…KN которого соединены с соответствующими выходами цветного фотоприемного устройства, и блок логическое «И», вход Bi которого соединен с выходом арифметико-логического устройства, вход KΣ соединен с выходом сумматора, выходной видеосигнал формируется на выходе блока логическое «И».In the second embodiment, this is achieved by the fact that the video system on a chip, including a color photodetector, having the function of spectral separation of the light flux depending on the depth of penetration of photoelectrons into the crystal, differs in that a subtraction unit, inputs K 1 ... K, are additionally introduced into the video system on the chip N are connected to respective outputs of a color photodetecting device, arithmetic logic unit, the inputs K 2 -K 1, -K 3 K 2 ... K 1 -K N-N which are connected to respective outputs of block ychitaniya control unit, one of whose outputs is connected to an input of an arithmetic logic unit, and the other - to the adder input, the inputs K 1 ... K N are connected to respective outputs of a color photodetector and the block logical "AND", input B i which connected to the output of the arithmetic-logic device, the input K Σ is connected to the output of the adder, the output video signal is generated at the output of the logical unit “And”.
Представленные чертежи поясняют суть предлагаемого технического решения.The presented drawings explain the essence of the proposed technical solution.
На Фиг. 1 изображена структурная схема видеосистемы на кристалле для обнаружения малоконтрастных объектов.In FIG. 1 shows a block diagram of a video system on a chip for detecting low-contrast objects.
На Фиг. 2 изображен другой вариант видеосистемы на кристалле для классификации объектов по спектральным признакам.In FIG. Figure 2 shows another version of a video system on a chip for classifying objects according to spectral features.
Видеосистема на кристалле для обнаружения малоконтрастных объектов, изображенная на Фиг. 1, включает в себя цветное фотоприемное устройство 1, обладающее функцией спектрального разделения светового потока в зависимости от глубины проникновения фотоэлектронов в кристалл, блок 2 коммутации, входы K1…KN которого соединены с соответствующими выходами цветного фотоприемного устройства 1, блок 3 управления, один из выходов которого соединен с входом блока 2 коммутации, блок 4 построения изображений, входы K1…KN которого соединены с соответствующими выходами блока 2 коммутации, вход сигналов управления соединен с выходом блока 3 управления, а на выходе блока 4 построения изображений формируется выходной видеосигнал.The video system on a chip for detecting low-contrast objects shown in FIG. 1 includes a
Видеосистема на кристалле для классификации объектов по спектральным признакам, изображенная на Фиг. 2, включает в себя цветное фотоприемное устройство 1, обладающее функцией спектрального разделения светового потока в зависимости от глубины проникновения фотоэлектронов в кристалл, блок 7 вычитания входы K1…KN которого соединены с соответствующими выходами цветного фотоприемного устройства 1, арифметико-логическое устройство 8, входы K1-K2, K2-K3…KN-1-KN которого соединены с соответствующими выходами блока 7 вычитания, блок 3 управления, один из выходов которого соединен со входом сигналов управления арифметико-логического устройства 8, сумматор 5, входы K1…KN которого соединены с соответствующими выходами цветного фотоприемного устройства, вход сигналов управления сумматора 5 соединен с выходом блока 3 управления, и блок 6 логическое «И», вход Bi которого соединен с выходом арифметико-логического устройства 8, вход КΣ соединен с выходом сумматора 5, а на выходе блока 6 логическое «И» формируется выходной видеосигнал.The video system on a chip for classifying objects by spectral features, depicted in FIG. 2 includes a
В видеосистеме на кристалле для обнаружения малоконтрастных объектов (см. Фиг. 1) световой поток проецируется на цветное фотоприемное устройство 1, обладающее функцией спектрального разделения падающего светового потока по глубине проникновения фотонов в кристалл фотоприемника, за счет чего фотоприемное устройство формирует выходные сигналы K1…KN разных спектральных диапазонов без потери в цветовой разрешающей способности и без использования кодирующих светофильтров, включая ближние ультрафиолетовый и инфракрасный диапазоны. Видеосигналы K1…KN поступают на блок 2 коммутации, где с помощью блока 3 управления выбираются необходимые сигналы для построения видеоизображения, после чего выбранные сигналы поступают на блок 4 построения изображений, где после проведения требуемых операций преобразования и суммирования формируется выходной видеосигнал (ВВС). Данные для проведения операций задаются в блоке 3 управления, после чего поступают на блок 4 построения изображений. Блок 2 коммутации используется для выбора видеосигналов требуемого спектрального диапазона, в которых наблюдается максимальный контраст цели, а видеосигналы тех спектральных диапазонов, контраст цели в которых ниже порогового значения, отсеиваются, за счет чего в блоке 4 построения изображений формируется выходной мультиспектральный видеосигнал с максимально возможным контрастом изображения объекта.In a video system on a chip for detecting low-contrast objects (see Fig. 1), the light flux is projected onto a
В видеосистеме на кристалле для классификации объектов по спектральным признакам (см. Фиг. 2) световой поток проецируется на цветное фотоприемное устройство 1, как описано выше. Выходные сигналы фотоприемного устройства K1…KN разных спектральных диапазонов поступают на блок 7 вычитания. Разностные сигналы K1-K2, K2-K3…KN-1-KN поступают на арифметико-логическое устройство 8, где производится операция сравнения поступивших разностных сигналов с областью разрешенных сигналов, задающейся в блоке 3 управления. Арифметико-логическое устройство 8 проверяет наличие объекта заданного спектрального класса на изображении (параметры задаются в блоке 3 управления), на выходе формируется бинарный сигнал видеоизображения Bi. Бинарный сигнал Bi представляет собой последовательность кадров, состоящих из «0» и «1», причем в местах, где найден объект, формируются «1», а где объекта нет - «0». Выходные сигналы цветного фотоприемного устройства 1 K1…KN поступают на сумматор 5, в котором складываются, и суммарный сигнал видеоизображения KΣ поступает на блок 6 логическое «И», где берется произведение сигнала видеоизображения КΣ с сигналом Bi, за счет чего области изображения, содержащие цель, остаются неизмененными, а остальные неинформативные области изображения считаются фоном и обнуляются. На выходе блока 6 логическое «И» формируется выходной видеосигнал (ВВС), представляющий собой последовательность изображений, содержащих яркостной сигнал целей на нулевом фоне.In a video system on a chip for classifying objects according to spectral features (see Fig. 2), the light flux is projected onto a
Отличие заявленного устройства от прототипа заключается в том, что на одном кристалле, помимо многоцветного фотоприемного устройства с функцией спектрального разделения светового потока в зависимости от глубины проникновения фотоэлектронов в кристалл, дополнительно размещены блок коммутации, блок управления и блок построения изображения в первом варианте, блок вычитания, арифметико-логическое устройство, блок управления, сумматор и блок логическое «И» во втором варианте, в результате чего на одном кристалле размещается полноценная видеосистема, что позволяет существенно снизить собственные шумы видеосистемы, повысить помехоустойчивость и быстродействие видеосистемы, а за счет использования многоцветного фотоприемного устройства с функцией глубинного считывания фотоэлектронов - избежать использования кодирующих светофильтров, повысить цветовое разрешение мультиспектральных изображений, уменьшить цветовые искажения, повысить чувствительность видеосистемы, повысить отношение сигнал/шум при обнаружении малоконтрастных объектов и достоверность классификации объектов по спектральным признакам.The difference between the claimed device and the prototype lies in the fact that on a single crystal, in addition to a multi-color photodetector with the function of spectral separation of the light flux depending on the depth of penetration of photoelectrons into the crystal, an additional switching unit, a control unit and an imaging unit in the first embodiment, a subtraction unit , arithmetic-logic device, control unit, adder and logical unit “I” in the second embodiment, as a result of which a full-fledged chip is placed ideosystem, which can significantly reduce the noise of the video system, increase the noise immunity and speed of the video system, and through the use of a multi-color photodetector with the function of deep reading of photoelectrons, avoid the use of coding filters, increase the color resolution of multispectral images, reduce color distortion, increase the sensitivity of the video system, increase the ratio signal-to-noise detection of low-contrast objects and classification accuracy and objects by spectral features.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015106261/28A RU2581423C1 (en) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Video system on chip (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015106261/28A RU2581423C1 (en) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Video system on chip (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2581423C1 true RU2581423C1 (en) | 2016-04-20 |
Family
ID=56194810
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015106261/28A RU2581423C1 (en) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Video system on chip (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2581423C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1605280A1 (en) * | 1988-01-06 | 1990-11-07 | Предприятие П/Я А-7538 | Device for displaying information |
RU2364052C2 (en) * | 2007-08-20 | 2009-08-10 | Вячеслав Михайлович Смелков | Tv-system to record images in complicated conditions of illumination and/or varying-brightness |
RU2486688C1 (en) * | 2012-01-10 | 2013-06-27 | Александр Константинович Цыцулин | Video system on chip for image stabilisation |
-
2015
- 2015-02-24 RU RU2015106261/28A patent/RU2581423C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1605280A1 (en) * | 1988-01-06 | 1990-11-07 | Предприятие П/Я А-7538 | Device for displaying information |
RU2364052C2 (en) * | 2007-08-20 | 2009-08-10 | Вячеслав Михайлович Смелков | Tv-system to record images in complicated conditions of illumination and/or varying-brightness |
RU2486688C1 (en) * | 2012-01-10 | 2013-06-27 | Александр Константинович Цыцулин | Video system on chip for image stabilisation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20190089944A1 (en) | Imaging pixels with depth sensing capabilities | |
US9455285B2 (en) | Image sensors with phase detection pixels | |
US9793306B2 (en) | Imaging systems with stacked photodiodes and chroma-luma de-noising | |
US9888194B2 (en) | Array camera architecture implementing quantum film image sensors | |
KR100870352B1 (en) | A Pixel Array, An Imaging Device, A Method of Operating a Pixel Array and an Imaging Device | |
US20170374306A1 (en) | Image sensor system with an automatic focus function | |
US8878969B2 (en) | Imaging systems with color filter barriers | |
EP2630788A1 (en) | System and method for imaging using multi aperture camera | |
US20100220228A1 (en) | Solid-state image sensor | |
US10798311B2 (en) | Methods and apparatus for reducing spatial flicker artifacts | |
US10574872B2 (en) | Methods and apparatus for single-chip multispectral object detection | |
US8614746B2 (en) | Image processing apparatus and method of noise reduction | |
US9787889B2 (en) | Dynamic auto focus zones for auto focus pixel systems | |
US20150281538A1 (en) | Multi-array imaging systems and methods | |
TWI567963B (en) | Optical isolation grid over color filter array | |
US8988778B2 (en) | Color filter array using dichroic filter | |
US20120147228A1 (en) | Imaging systems with optical crosstalk suppression structures | |
KR102502452B1 (en) | Image sensor and method for generating restoration image | |
RU2581423C1 (en) | Video system on chip (versions) | |
US10447951B1 (en) | Dynamic range estimation with fast and slow sensor pixels | |
US9716867B2 (en) | Color filter array and image sensor having the same | |
JP2016197794A (en) | Imaging device | |
KR101806956B1 (en) | Color filter array and image sensor using the same | |
US11764241B2 (en) | Image sensing device including various optical filters | |
WO2022243252A1 (en) | Image capture apparatus and methods using color co-site sampling |