RU2600307C1 - Computer system device for panoramic television surveillance - Google Patents
Computer system device for panoramic television surveillance Download PDFInfo
- Publication number
- RU2600307C1 RU2600307C1 RU2015151327/07A RU2015151327A RU2600307C1 RU 2600307 C1 RU2600307 C1 RU 2600307C1 RU 2015151327/07 A RU2015151327/07 A RU 2015151327/07A RU 2015151327 A RU2015151327 A RU 2015151327A RU 2600307 C1 RU2600307 C1 RU 2600307C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ring
- output
- photodetector
- panoramic
- input
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N7/00—Television systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Studio Devices (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению, которое выполняется компьютерной системой при помощи сенсора, состоящего из двух «кольцевых» фотоприемников, в различных шаровых слоях окружающей сферической области. При этом для каждого из этих шаровых слоев телевизионный контроль ситуации в реальном времени осуществляется в пространственном угле 360 градусов по азимуту и десятки градусов по углу места.The present invention relates to panoramic television surveillance, which is performed by a computer system using a sensor consisting of two "ring" photodetectors in various spherical layers of the surrounding spherical region. Moreover, for each of these spherical layers, real-time television control of the situation is carried out in a spatial angle of 360 degrees in azimuth and tens of degrees in elevation.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения [1], содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, при этом телевизионная камера состоит из последовательно расположенных и оптически связанных панорамного объектива и датчика цифрового телевизионного сигнала, который содержит в своем составе последовательно расположенные и связанные твердотельный фотоприемник и блок фотоприемника, обеспечивающий развертку аналогового видеосигнала фотоприемника и формирование на выходе телевизионной камеры цифрового телевизионного сигнала, а в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая блок преобразования «кольцевого» кадра в «прямоугольные» кадры (БПКП), вход которого подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть», причем число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношениюThe closest in technical essence to the claimed invention should be considered the device of a computer system for panoramic television surveillance [1], containing a series-connected television camera and a server, which is a node of the local area network, to which two or more personal computers are connected, while the television camera consists of sequentially located and optically coupled panoramic lens and digital television signal sensor, which contains the last solidly located and connected solid-state photodetector and photodetector unit, which provides a scan of the analog video signal of the photodetector and the formation of a digital television signal at the output of the television camera, and a video card is installed in the expansion slot on the server motherboard, matched through input / output channels, control and power supply with the server bus containing a block for converting a “ring” frame into “rectangular” frames (BPCP), the input of which is connected to the output of the RAM block per frame, and you move - to the output of the "network", and the number of "rectangular" frames corresponding to one current "ring" frame, satisfies the ratio
где γг - горизонтальный угол поля зрения в градусах наблюдаемого оператором изображения, а само это преобразование выполняется программным путем;where γ g is the horizontal angle of the field of view in degrees observed by the operator of the image, and this conversion itself is performed programmatically;
фотоприемник телевизионной камеры выполнен в виде кругового кольца по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС) и содержит на общем кремниевом кристалле фотоприемную область, секцию памяти и выходной регистр сдвига, заканчивающийся блоком преобразования «заряд - напряжение» (БПЗН), при этом линейки светочувствительных и чередующиеся с ними линейки экранированных от света элементов фотоприемной области, а также линейки экранированных от света элементов секции памяти расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии и расположенному там выходному регистру сдвига, который является «кольцевым», причем число элементов в каждой «кольцевой» строке фотоприемной области и в каждой «кольцевой» строке секции памяти равно числу элементов в его «кольцевом» регистре сдвига, а блок фотоприемника телевизионной камеры, формирующий «кольцевой» растр изображения, является блоком «кольцевой» развертки фотоприемника и формирования цифрового телевизионного сигнала.the photodetector of a television camera is made in the form of a circular ring according to the technology of charge-coupled devices (CCD) and contains a common photodetector region, a memory section and an output shift register on a common silicon crystal, ending with a charge-voltage conversion unit (CPS), while the photosensitive and alternating lines of light-shielded elements of the photodetector region, as well as lines of light-shielded elements of the memory section, are located along radial directions from the imaginary center a circular ring to its outer periphery and the output shift register located there, which is “circular”, and the number of elements in each “ring” line of the photodetector region and in each “ring” line of the memory section is equal to the number of elements in its “ring” shift register, and the photodetector unit of the television camera forming the “ring” image raster is the “ring” scan unit of the photodetector and the formation of a digital television signal.
Предполагается, что в состав упомянутого последним блока прототипа [1] входит непосредственно сам блок «кольцевой» развертки фотоприемника, а также последовательно соединенные сигнальный процессор и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), при этом информационный вход сигнального процессора подключен к выходу фотоприемника, а выход АЦП является выходом телевизионной камеры.It is assumed that the structure of the last prototype unit [1] directly includes the “ring” scan unit of the photodetector itself, as well as a signal processor and an analog-to-digital converter (ADC) connected in series, while the information input of the signal processor is connected to the output of the photodetector, and the output The ADC is the output of a television camera.
Недостаток прототипа - ограниченная область сферического пространства, наблюдаемая телевизионной камерой компьютерной системы.The disadvantage of the prototype is the limited area of spherical space observed by the television camera of a computer system.
Задачей изобретения является увеличение площади пространственной сферической области, контролируемой телевизионной камерой, путем выполнения наблюдения в реальном времени дополнительно к одному шаровому слою еще и в трех других шаровых слоях.The objective of the invention is to increase the area of the spatial spherical region controlled by a television camera by performing real-time monitoring in addition to one spherical layer in three other spherical layers.
Поставленная задача в заявляемом устройстве компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения решается тем, что в устройство компьютерной системы прототипа [1], содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, при этом телевизионная камера состоит из последовательно расположенных и оптически связанных первого панорамного объектива и первого фотоприемника, управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам блока «кольцевой» развертки фотоприемника, а выход первого фотоприемника подключен к информационному входу первого сигнального процессора, вход служебных импульсов которого подключен к соответствующему выходу блока «кольцевой» развертки фотоприемника, а выход управляющего сигнала - к первому входу управления блока «кольцевой» развертки фотоприемника, выход синхроимпульсов которого подключен к АЦП, выход которого является выходом телевизионной камеры; при этом в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая первый БПКП, вход которого подключен к выходу первого блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть» сервера, причем число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению (1), при этом первый фотоприемник телевизионной камеры, выполненный в виде кругового кольца по технологии ПЗС, реализуя со стороны электродов первую «кольцевую» мишень сенсора, содержит на общем кремниевом кристалле фотоприемную область, секцию памяти и выходной регистр сдвига, заканчивающийся БПЗН, при этом линейки светочувствительных и чередующиеся с ними линейки экранированных от света элементов фотоприемной области, а также линейки экранированных от света элементов секции памяти расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии и расположенному там выходному регистру сдвига, который является «кольцевым», причем число элементов в каждой «кольцевой» строке фотоприемной области и в каждой «кольцевой» строке секции памяти первого фотоприемника равно числу элементов в его «кольцевом» регистре сдвига, введены первый оптический затвор, расположенный между первым панорамным объективом и первой «кольцевой» мишенью сенсора, оптически связанные между собой второй панорамный объектив, второй оптический затвор и вторая «кольцевая» мишень сенсора, реализованная со стороны подложки первого фотоприемника; третий панорамный объектив, второй фотоприемник, имеющий технологическую организацию, как и у первого фотоприемника, и объединенные с ним управляющие входы, а также четвертый панорамный объектив и четвертый оптический затвор, причем третий оптический затвор расположен между третьим панорамным объективом и первой «кольцевой» мишенью второго фотоприемника, а четвертый оптический затвор - между четвертым панорамным объективом и второй «кольцевой» мишенью второго фотоприемника, выход которого подключен к информационному входу второго сигнального процессора, вход служебных импульсов которого объединен с соответствующим входом первого сигнального процессора, а выход управляющего сигнала второго сигнального процессора подключен ко второму входу управления блока «кольцевой» развертки фотоприемника; блок управления затворами, управляющий вход которого подключен к выходу кадровых синхроимпульсов блока «кольцевой» развертки фотоприемника, первый выход блока управления затворами подключен к управляющему входу первого оптического затвора, а второй выход блока управления затворами - к управляющему входу второго оптического затвора; а также мультиплексор, первый информационный вход которого подключен к выходу видеосигнала первого сигнального процессора, второй информационный вход мультиплексора - к выходу видеосигнала второго сигнального процессора, вход синхронизации мультиплексора - к соответствующему выходу блока «кольцевой» развертки фотоприемника, а выход мультиплексора - информационному входу АЦП, причем в кристаллах обоих фотоприемников имеется разрез (сквозной шлиц), выполненный в радиальном направлении от воображаемого центра кольца к его внешней периферии, в расположение между БПЗН и первым элементом «кольцевого» регистра сдвига, при этом первый и второй фотоприемники при консольном соединении в шлиц под углом 90° образуют сенсорный блок телевизионной камеры, причем экспонирование первой и второй «кольцевых» мишеней, как для первого, так и второго фотоприемника, осуществляется поочередно в течение интервала активной части кадра, а в плату видео, расположенную на материнской плате сервера, дополнительно к этому введены четырехканальный демультиплексор, второй БПКП, вход которого подключен к выходу второго блока оперативной памяти на кадр, третий БПКП, вход которого подключен к выходу третьего блока оперативной памяти на кадр, четвертый БПКП, вход которого подключен к выходу четвертого блока оперативной памяти на кадр, а выходы второго, третьего и четвертого БПКП - к выходу «сеть» сервера, причем для второго, третьего и четвертого БПКП число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению (1).The problem in the inventive device of a computer system for panoramic television surveillance is solved by the fact that in the device of a computer system of the prototype [1], containing a series-connected television camera and a server, which is a node of the local area network, to which two or more personal computers are connected, while the television camera consists of sequentially located and optically coupled first panoramic lens and the first photodetector, the control inputs of which are connected s to the corresponding outputs of the “circular” scan unit of the photodetector, and the output of the first photodetector is connected to the information input of the first signal processor, the input of service pulses of which is connected to the corresponding output of the “ring” scan unit of the photodetector, and the output of the control signal to the first control input of the “ring” unit »Scan of the photodetector, the sync output of which is connected to the ADC, the output of which is the output of the television camera; at the same time, a video card is installed in the expansion slot on the server’s motherboard, coordinated through the I / O channels, control and power supply with the server bus, containing the first BPKP, the input of which is connected to the output of the first RAM block per frame, and the output to the network output "Server, and the number of" rectangular "frames corresponding to one current" ring "frame satisfies the relation (1), while the first photodetector of a television camera, made in the form of a circular ring using CCD technology, realizing from the side of the electric of the rods, the first “ring” target of the sensor, contains a photodetector region, a memory section and an output shift register on a common silicon crystal, ending with OVL, while the lines of photosensitive and alternating lines of light-shielded elements of the photo-reception region, as well as the lines of light-shielded elements of the section section the memories are located along radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery and the output shift register located there, which is “circular”, moreover, the number of elements in each “annular” line of the photodetector region and in each “annular” line of the memory section of the first photodetector is equal to the number of elements in its “annular” shift register, the first optical shutter located between the first panoramic lens and the first “annular” target of the sensor is introduced optically coupled to each other a second panoramic lens, a second optical shutter and a second "ring" target of the sensor, implemented on the substrate side of the first photodetector; a third panoramic lens, a second photodetector having a technological organization, like that of the first photodetector, and control inputs combined with it, as well as a fourth panoramic lens and a fourth optical shutter, the third optical shutter being located between the third panoramic lens and the first “ring” target of the second photodetector, and the fourth optical shutter - between the fourth panoramic lens and the second "ring" target of the second photodetector, the output of which is connected to the information input of the second a needle processor, the service pulse input of which is combined with the corresponding input of the first signal processor, and the control signal output of the second signal processor is connected to the second control input of the “ring” scan unit of the photodetector; a gate control unit, the control input of which is connected to the output of the frame sync pulses of the “circular” scan detector unit, the first output of the gate control unit is connected to the control input of the first optical shutter, and the second output of the gate control unit is connected to the control input of the second optical shutter; as well as a multiplexer, the first information input of which is connected to the video signal output of the first signal processor, the second information input of the multiplexer - to the video signal output of the second signal processor, the multiplexer synchronization input - to the corresponding output of the “ring” scan unit of the photodetector, and the multiplexer output - to the information input of the ADC, moreover, in the crystals of both photodetectors there is a cut (through slot) made in the radial direction from the imaginary center of the ring to its outer perimeter fery, to the location between the FET and the first element of the “ring” shift register, while the first and second photodetectors, when cantileverly connected to the slot at an angle of 90 °, form the sensor unit of the television camera, the exposure of the first and second “ring” targets, as for the first, of the second photodetector, it is carried out alternately during the interval of the active part of the frame, and a four-channel demultiplexer, a second BPKP, the input of which is underneath, are introduced into the video card located on the server’s motherboard the key to the output of the second block of RAM per frame, the third BPCP, the input of which is connected to the output of the third block of RAM per frame, the fourth BPCP, the input of which is connected to the output of the fourth block of RAM per frame, and the outputs of the second, third and fourth BPCS the server’s “network” output, and for the second, third, and fourth BPKPs, the number of “rectangular” frames corresponding to one current “ring” frame satisfies relation (1).
В заявляемом решении оба фотоприемника сенсорного блока реализуют «кольцевой» растр телевизионного изображения по методу «кольцевой строчно-кадровый перенос».In the claimed solution, both photodetectors of the sensor unit implement a “ring” raster of a television image using the “ring line-frame transfer” method.
Важно подчеркнуть, что для этих фотоприемников могут быть применены те же управляющие сигналы, которые используются для организации «прямоугольной» развертки в матрицах ПЗС строчно-кадрового переноса.It is important to emphasize that for these photodetectors the same control signals can be used that are used to organize a “rectangular” scan in CCD matrices of horizontal frame transfer.
Совокупность известных и новых признаков заявляемого устройства компьютерной системы не известна из уровня техники, поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизны.The combination of known and new features of the claimed device of a computer system is not known from the prior art, therefore, the proposed technical solution meets the criterion of novelty.
Телевизионная камера заявляемого устройства компьютерной системы панорамного наблюдения формирует на выходе мультиплексный цифровой телевизионный сигнал «кольцевого» изображения.A television camera of the claimed device of a computer system for panoramic observation generates at the output a multiplex digital television signal of the "ring" image.
Первая составляющая этого мультиплексного сигнала включает в себя два телевизионных кадра, полученных в сенсорном блоке в результате поочередного экспонирования первой мишени первого фотоприемника (со стороны электродов) и второй его мишени (со стороны подложки кристалла). Аналогично, вторая составляющая мультиплексного сигнала - два телевизионных кадра, полученных в результате поочередного экспонирования в сенсорном блоке первой и второй мишени второго фотоприемника.The first component of this multiplex signal includes two television frames obtained in the sensor unit by alternately exposing the first target of the first photodetector (from the side of the electrodes) and its second target (from the side of the crystal substrate). Similarly, the second component of the multiplex signal is two television frames obtained by alternately exposing the first and second targets of the second photodetector in the sensor unit.
Последующее в сервере четырехканальное демультиплексирование входного телевизионного сигнала позволяет в итоге принципиально увеличить площадь пространственной сферической области, контролируемой телевизионной камерой. Поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.The subsequent four-channel demultiplexing of the input television signal in the server allows, as a result, to fundamentally increase the area of the spatial spherical region controlled by the television camera. Therefore, the proposed solution meets the criterion of the presence of an inventive step.
Реализация сенсорного блока путем выполнения консольного соединения первого и второго его фотоприемников в шлиц под углом 90° приводит к необходимости нетривиального конструкторского решения по организации интерфейса для этого блока. Очевидно, что для этого потребуется максимально «разгрузить» внешнюю периферию «кольцевых» фотоприемников, а переведя большую часть управляющих выводов на внутреннюю периферию прибора, эффективно использовать имеющуюся свободную круговую площадь.The implementation of the sensor unit by performing a cantilever connection of the first and second photodetectors into the slot at an angle of 90 ° leads to the need for a non-trivial design solution to organize the interface for this unit. Obviously, this will require maximum “unloading” of the outer periphery of the “ring” photodetectors, and by transferring most of the control outputs to the inner periphery of the device, it is effective to use the available free circular area.
Представляет интерес оценка чувствительности сенсорного блока. Световая или энергетическая чувствительность фотоприемника определяется минимально допустимой, т.е. пороговой освещенностью на объекте, при которой обеспечивается заданное качество изображения.It is of interest to evaluate the sensitivity of the sensor unit. The light or energy sensitivity of the photodetector is determined by the minimum acceptable, i.e. threshold illumination at the object, at which the specified image quality is ensured.
Воспользуемся известным выражением для пороговой освещенности сцены в реальной ситуации обнаружения и опознавания фотоприемником малоконтрастных объектов [2, с. 94], которое в нашем случае выглядит так:We use the well-known expression for the threshold illumination of a scene in a real situation of detection and recognition by a photodetector of low-contrast objects [2, p. 94], which in our case looks like this:
где N=2·1012 - потенциально доступное ПЗС количество фотонов на площади в 1 см2 за время в 1 с при равномерном спектре и освещенности в видимом диапазоне в 1 лк;where N = 2 · 10 12 is the potentially available CCD number of photons in an area of 1 cm 2 for a time of 1 s with a uniform spectrum and illumination in the visible range of 1 lux;
ko - коэффициент отражения объекта;k o - reflection coefficient of the object;
kф - коэффициент отражения фона;k f - reflection coefficient of the background;
Δ2 - площадь пиксела;Δ 2 is the area of the pixel;
Тн - время накопления;T n - accumulation time;
η - квантовый выход;η is the quantum yield;
Ψпор - пороговое отношение сигнал/шум;Ψ pore - threshold signal-to-noise ratio;
D - диаметр входного зрачка объектива;D is the diameter of the entrance pupil of the lens;
τ1 - коэффициент пропускания объектива;τ 1 - transmittance of the lens;
τ2 - коэффициент пропускания электронного затвора, который необходимо учитывать применительно к заявляемому устройству.τ 2 - transmittance of the electronic shutter, which must be taken into account in relation to the claimed device.
Для первой мишени (со стороны электродов) обоих фотоприемников сенсорного блока, как и для прототипа, имеем одинаковые показатели параметров: N, k0, kф, Тн, Ψпор, D,
Если при использовании заявляемой системы панорамного телевизионного наблюдения чувствительность телевизионной камеры оказывается предпочтительнее ее динамического диапазона, то указанные потери могут быть компенсированы за счет увеличения площади светочувствительного пиксела (Δ2) каждого фотоприемника путем исключения из состава мишени экранированных элементов. Тогда всю площадь первой «кольцевой» мишени фотоприемника будут занимать линейки светочувствительных элементов, которые непосредственно и последовательно связаны зарядовой связью с линейками элементов секции памяти. Но при этом в блоке «кольцевой» развертки фотоприемника телевизионной камеры должна буть предусмотрена соответствующая «перестройка» циклограммы управляющих импульсов для сенсорного блока.If when using the inventive panoramic television monitoring system, the sensitivity of the television camera is preferable to its dynamic range, then these losses can be compensated by increasing the area of the photosensitive pixel (Δ 2 ) of each photodetector by eliminating shielded elements from the target composition. Then the entire area of the first “ring” target of the photodetector will be occupied by lines of photosensitive elements, which are directly and sequentially connected by charge communication with the lines of elements of the memory section. But at the same time, in the “ring” scan block of the photodetector of the television camera, a corresponding “restructuring” of the sequence of control pulses for the sensor block should be provided.
Возвращаясь к исходному фотоприемнику, отметим, что для его второй «кольцевой» мишени (со стороны подложки) всегда будет иметь место существенный выигрыш в чувствительности из-за роста параметра квантового выхода (η) по причине удаления на пути фотонов металлических электродов.Returning to the original photodetector, we note that for its second “ring” target (from the substrate side) there will always be a significant gain in sensitivity due to an increase in the quantum yield parameter (η) due to the removal of metal electrodes in the path of the photons.
С другой стороны, при использовании заявляемого устройства компьютерной системы панорамного наблюдения в охранных целях разумно кристалл каждого фотоприемника сенсорного блока телевизионной камеры выполнить не основе кремния, а на основе полупроводника из арсенида галлия. Тогда физически реально достигнуть без охлаждения красной границы спектральной характеристики 1,7 мкм и даже 2,2 мкм. [2, с. 113], а в результате получить заведомый рост в чувствительности по обоим каналам.On the other hand, when using the inventive device of a computer system for panoramic observation for security purposes, it is reasonable to make the crystal of each photodetector of the sensor unit of the television camera based not on silicon, but on the basis of a gallium arsenide semiconductor. Then it is physically feasible to achieve 1.7 microns and even 2.2 microns without cooling the red border of the spectral characteristic. [2, p. 113], and as a result get a deliberate increase in sensitivity through both channels.
На фиг. 1 приведена структурная схема заявляемого устройства компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения; на фиг. 2 приведена схема организации первого и второго фотоприемников; на фиг. 3 - фрагмент первой мишени фотоприемников, иллюстрирующий режим экспонирования со стороны электродов кристалла; на фиг. 4 - фрагмент второй мишени фотоприемников в режиме экспонирования со стороны подложки кристалла; на фиг. 5, по данным [3], представлена фотография изображения, полученного при помощи отечественного панорамного зеркально-линзового объектива; на фиг. 6, 7 представлены соответственно конструкция электрохромной ячейки и ее светорегулирующая характеристика при использовании этой ячейки в качестве оптических затворов; на фиг. 8а и 8б изображены эпюры напряжений, обеспечивающих управление оптическими затворами, которые выполнены по технологии электрохромной ячейки; на фиг. 9а - фрагмент организации фотоприемной области кристалла, иллюстрирующий подробности ее конструкции, а на фиг. 9б - то же самое при исключении из ее состава экранированных элементов с одновременным увеличением площади светочувствительных элементов (пикселов).In FIG. 1 shows a structural diagram of the inventive device of a computer system for panoramic television surveillance; in FIG. 2 shows a diagram of the organization of the first and second photodetectors; in FIG. 3 is a fragment of the first target of photodetectors, illustrating the exposure mode from the side of the crystal electrodes; in FIG. 4 - a fragment of the second target of photodetectors in the exposure mode from the side of the crystal substrate; in FIG. 5, according to [3], a photograph of an image obtained using a domestic panoramic mirror-lens lens is presented; in FIG. 6, 7 show, respectively, the design of the electrochromic cell and its light-regulating characteristic when using this cell as optical shutters; in FIG. 8a and 8b depict voltage plots for controlling optical shutters that are made using electrochromic cell technology; in FIG. 9a is a fragment of the organization of the photodetector region of the crystal, illustrating the details of its design, and in FIG. 9b - the same with the exclusion of shielded elements from its composition with a simultaneous increase in the area of photosensitive elements (pixels).
Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения, см. фиг. 1 и фиг. 2, содержит последовательно соединенные телевизионную камеру 1 и сервер 2, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров в позиции 3, при этом в состав телевизионной камеры 1 входит первый панорамный объектив 1-1, сенсорный блок 1-2, содержащий первый и второй фотоприемники, блок 1-3 «кольцевой» развертки фотоприемника, первый сигнальный процессор 1-4, АЦП 1-5, выход которого является выходом телевизионной камеры, а также второй панорамный объектив 1-6, третий панорамный объектив 1-7, четвертый панорамный объектив 1-8, второй сигнальный процессор 1-9, первый оптический затвор 1-10, второй оптический затвор 1-11, третий оптический затвор 1-12, четвертый оптический затвор 1-13, блок управления затворами 1-14 и мультиплексор 1-15, причем управляющие входы первого и второго фотоприемников сенсорного блока 1-2 подключены к выходам импульсных напряжений блока 1-3, выход первого фотоприемника - к первому информационному входу сигнального процессора 1-4, а выход второго фотоприемника - к первому информационному входу сигнального процессора 1-9, вход служебных импульсов которого объединен с входом служебных импульсов сигнального процессора 1-4 и подключен к соответствующему выходу блока 1-3, первый управляющий вход которого подключен к выходу управления первого сигнального процессора 1-4, а второй управляющий вход блока 1-3 - к выходу управления второго сигнального процессора 1-9; выход кадровых синхроимпульсов блока 1-3 подключен к управляющему входу блока 1-14 управления затворами, первый выход которого подключен к управляющему входу оптического затвора 1-10 и соответственно к управляющему входу оптического затвора 1-12, а второй выход блока 1-14 - к управляющему входу оптического затвора 1-11 и соответственно к управляющему входу оптического затвора 1-13, причем первый и второй фотоприемники сенсорного блока 1-2 1 выполнены по технологии ПЗС в виде кругового кольца, а каждый из них содержит на общем кремниевом кристалле фотоприемную область 1-2-1, являющуюся со стороны электродов первой «кольцевой» мишенью, а со стороны подложки кристалла - второй «кольцевой» мишенью, а также секцию памяти 1-2-2 и выходной регистр сдвига 1-2-3, заканчивающийся БПЗН 1-2-4, при этом на кристалле, как первого, так и второго фотоприемника, выполнен радиальный разрез (сквозной шлиц), необходимый для конструктивного объединения по методу консольного соединения в шлиц под углом 90° в составе сенсорного блока 1-2 (на фиг. 2 этому разрезу присвоена позиция 1-2-5); первый оптический затвор 1-10 расположен между первым панорамным объективом 1-1 и первой «кольцевой» мишенью первого фотоприемника, второй оптический затвор 1-11 - между вторым панорамным объективом 1-6 и второй «кольцевой» мишенью первого фотоприемника, третий оптический затвор 1-12 - между третьим панорамным объективом 1-7 и первой «кольцевой» мишенью второго фотоприемника, а четвертый оптический затвор 1-13 - между четвертым панорамным объективом 1-8 и второй «кольцевой» мишенью второго фотоприемника; выход первого сигнального процессора 1-4 подключен к первому информационному входу мультиплексора 1-15, выход второго сигнального процессора 1-9 - ко второму информационному входу мультиплексора 1-15, вход синхронизации которого - к соответствующему выходу блока 1-3, а выход мультиплексора 1-15 - к информационному входу АЦП 1-5; при этом на материнской плате сервера 2 установлена плата видео, выполняющая демультиплексирование входного цифрового телевизионного сигнала на четыре канала с последующей записью каждого из «кольцевых» видеосигналов в соответствующую (одну из четырех) оперативную память сервера и преобразование первого, второго, третьего и четвертого «кольцевых» кадров в «прямоугольные» кадры, причем число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению (1).The device of a computer system for panoramic television surveillance, see FIG. 1 and FIG. 2, comprises a television camera 1 and a server 2 connected in series to a local area network, to which two or more personal computers are connected at position 3, the television camera 1 having a first panoramic lens 1-1, a sensor unit 1-2 comprising the first and second photodetectors, a “ring” scan 1-3 unit of the photodetector, a first signal processor 1-4, ADC 1-5, the output of which is the output of a television camera, as well as a second panoramic lens 1-6, the third panoramic lens 1- 7 even the fourth panoramic lens 1-8, the second signal processor 1-9, the first optical shutter 1-10, the second optical shutter 1-11, the third optical shutter 1-12, the fourth optical shutter 1-13, the shutter control unit 1-14 and the multiplexer 1-15, and the control inputs of the first and second photodetectors of the sensor unit 1-2 are connected to the pulse voltage outputs of the unit 1-3, the output of the first photodetector is connected to the first information input of the signal processor 1-4, and the output of the second photodetector is connected to the first informational input of the signal processor 1-9, input d service pulses which is combined with the input service pulses of the signal processor 1-4 and connected to the corresponding output of the unit 1-3, the first control input of which is connected to the control output of the first signal processor 1-4, and the second control input of the unit 1-3 - to the output control of the second signal processor 1-9; the output of the frame sync pulses of unit 1-3 is connected to the control input of the gate control unit 1-14, the first output of which is connected to the control input of the optical shutter 1-10 and, accordingly, to the control input of the optical shutter 1-12, and the second output of block 1-14 the control input of the optical shutter 1-11 and, respectively, to the control input of the optical shutter 1-13, the first and second photodetectors of the sensor unit 1-2 1 are made using CCD technology in the form of a circular ring, and each of them contains photon on a common silicon crystal the receiving region 1-2-1, which is the first “ring” target on the side of the electrodes, and the second “ring” target on the side of the crystal substrate, as well as the memory section 1-2-2 and the output shift register 1-2-3, ending BPZN 1-2-4, while on the chip, both the first and second photodetectors, a radial section (through slot) is made, which is necessary for constructive joining by the method of cantilever connection into the slot at an angle of 90 ° as part of the sensor unit 1-2 ( in FIG. 2 position 1-2-5 is assigned to this section); the first optical shutter 1-10 is located between the first panoramic lens 1-1 and the first "ring" target of the first photodetector, the second optical shutter 1-11 is between the second panoramic lens 1-6 and the second "ring" target of the first photodetector, the third optical shutter 1 -12 - between the third panoramic lens 1-7 and the first "ring" target of the second photodetector, and the fourth optical shutter 1-13 - between the fourth panoramic lens 1-8 and the second "ring" target of the second photodetector; the output of the first signal processor 1-4 is connected to the first information input of the multiplexer 1-15, the output of the second signal processor 1-9 is connected to the second information input of the multiplexer 1-15, the synchronization input of which is to the corresponding output of the unit 1-3, and the output of multiplexer 1 -15 - to the information input of the ADC 1-5; at the same time, a video card is installed on the motherboard of server 2, which performs demultiplexing of the input digital television signal into four channels, followed by the recording of each of the “ring” video signals into the corresponding (one of four) RAM of the server and the conversion of the first, second, third, and fourth “ring” "Frames into" rectangular "frames, and the number of" rectangular "frames corresponding to one current" circular "frame satisfies relation (1).
Фрагмент устройства типовой «кольцевой» мишени сенсорного блока 1-2 показан на фиг. 9а. Он совпадает с аналогичным устройством для прототипа [1]. Фрагмент устройства предлагаемой «кольцевой» мишени для прибора с повышенной чувствительностью (организация «кольцевой кадровый перенос») представлен на фиг. 9б.A fragment of the device of a typical “ring” target of the sensor unit 1-2 is shown in FIG. 9a. It coincides with a similar device for the prototype [1]. A fragment of the device of the proposed “ring” target for a device with increased sensitivity (organization of “ring personnel transfer”) is shown in FIG. 9b.
Первый панорамный объектив 1-1, второй панорамный объектив 1-6, третий панорамный объектив 1-7 и четвертый панорамный объектив 1-8 телевизионной камеры предназначены для формирования оптических изображений кругового обзора для четырех различных шаровых слоев контролируемого пространства, например для телевизионного оператора, это может быть соответствующее пространство спереди и сзади, справа и слева от него.The first panoramic lens 1-1, the second panoramic lens 1-6, the third panoramic lens 1-7 and the fourth panoramic lens 1-8 of a television camera are designed to form optical images of circular view for four different spherical layers of the controlled space, for example, for a television operator, this there may be a corresponding space in front and behind, to the right and to the left of it.
В качестве технического решения для панорамных объективов 1-1, 1-6, 1-7 и 1-8, совпадающих с аналогичным решением для прототипа, может быть предложен панорамный зеркально-линзовый объектив, конструкция которого запатентована в России отечественными специалистами из Московского государственного университета геодезии и картографии [3].As a technical solution for panoramic lenses 1-1, 1-6, 1-7 and 1-8, which coincide with a similar solution for the prototype, a panoramic mirror-lens lens can be proposed, the design of which is patented in Russia by Russian specialists from Moscow State University geodesy and cartography [3].
Фотография кольцевого изображения, формируемого панорамным объективом, представлена на фиг. 5. 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. 5. The angular field in the space of objects for this lens is 360 degrees in azimuth and can reach (75-80) degrees in elevation.
Наличие пассивной (неинформативной) области в центре оптического кадра панорамного объектива подтверждает целесообразность выбора формы фотоприемника в пользу кругового кольца.The presence of a passive (non-informative) region in the center of the optical frame of the panoramic lens confirms the advisability of choosing the shape of the photodetector in favor of a circular ring.
Для «кольцевых» фотоприемников заявляемого устройства, как и для фотоприемника прототипа, электроды переноса на «кольцевых мишенях, в секциях памяти и в «кольцевых» регистрах сдвига могут быть выполнены с геометрической формой не в виде прямоугольника, а в виде части кругового кольца. Несомненно, что это предоставит и определенные преимущества при изготовлении «кольцевого» фотоприемника по технологии ПЗС.For the "ring" photodetectors of the claimed device, as well as for the photodetector of the prototype, the transfer electrodes on the "ring targets, in the memory sections and in the" ring "shift registers can be made with a geometric shape not in the form of a rectangle, but in the form of a part of a circular ring. Undoubtedly, this will provide certain advantages in the manufacture of the “ring” photodetector using CCD technology.
Первый оптический затвор 1-10 и второй оптический затвор 1-11 предназначены для поочередного импульсного экспонирования первой и второй «кольцевых» мишеней первого фотоприемника, а третий оптический затвор 1-12 и четвертый оптический затвор 1-13 - соответственно первой и второй «кольцевых» мишеней второго фотоприемника сенсорного блока 1-2.The first optical shutter 1-10 and the second optical shutter 1-11 are designed for alternately pulse exposure of the first and second “ring” targets of the first photodetector, and the third optical shutter 1-12 and the fourth optical shutter 1-13 are, respectively, of the first and second “ring” targets of the second photodetector of the sensor unit 1-2.
Оптические затворы 1-10, 1-11, 1-12 и 1-13 могут быть реализованы в виде светорегулирующих ячеек, которые обеспечивают управляемое скачкообразное изменение облученности мишеней второго фотоприемника и могут быть выполнены по технологии электрохромной ячейки [4].Optical shutters 1-10, 1-11, 1-12, and 1-13 can be implemented in the form of light-regulating cells, which provide a controlled abrupt change in the irradiation of the targets of the second photodetector and can be performed using electrochromic cell technology [4].
Такая ячейка (см. фиг. 6) представляет собой два плоскопараллельных стекла толщиной 2,5 мм, соединенные между собой в кювету так, что между внутренними поверхностями стекол образован зазор порядка 0,1-0,2 мм, заполненный электрохромным материалом ЭХМ-11. Внутренние поверхности стекол покрыты токопроводящим покрытием и образуют электроды, выводы которых расположены снаружи ячейки.Such a cell (see Fig. 6) consists of two plane-parallel glasses 2.5 mm thick, interconnected in a cuvette so that between the inner surfaces of the glasses a gap of the order of 0.1-0.2 mm is formed, filled with electrochromic material EHM-11 . The inner surfaces of the glasses are coated with a conductive coating and form electrodes, the terminals of which are located outside the cell.
Световая характеристика ячейки (см. фиг. 7) определяется свойствами электрохромной жидкости. Изменение коэффициента пропускания от τmax (70%) до τmin (1÷1,5%) составляет для большинства разработанных в советское время ячеек величину τmax/τmin=70÷150 при подаче на выводы постоянного напряжения U, величина которого составляет около 1,2 В.The light characteristic of the cell (see Fig. 7) is determined by the properties of the electrochromic liquid. The change in the transmittance from τ max (70%) to τ min (1 ÷ 1.5%) for most cells developed during the Soviet era is τ max / τ min = 70 ÷ 150 when a constant voltage U is applied to the terminals, the value of which is about 1.2 V.
Важно отметить, что физическое быстродействие изменения коэффициента пропускания такой ячейки позволяет обеспечить управление параметром с частотой 50 Гц.It is important to note that the physical speed of the change in the transmittance of such a cell makes it possible to control the parameter with a frequency of 50 Hz.
Для заявляемого устройства панорамные объективы 1-1, 1-6, 1-7 и 1-8 должны иметь одинаковые технические параметры. Эта особенность распространяется и на оптические затворы 1-10, 1-11, 1-12 и 1-13. Поэтому целесообразно первый панорамный объектив 1-1 и первый оптический затвор 1-10, второй панорамный 1-6 и второй оптический затвор 1-11, третий панорамный объектив 1-7 и третий оптический затвор 1-12, а также четвертый панорамный объектив 1-8 и четвертый оптический затвор 1-13 выполнить в составе одного оптического прибора соответственно.For the inventive device, panoramic lenses 1-1, 1-6, 1-7 and 1-8 must have the same technical parameters. This feature extends to optical shutters 1-10, 1-11, 1-12 and 1-13. Therefore, it is advisable that the first panoramic lens 1-1 and the first optical shutter 1-10, the second panoramic 1-6 and the second optical shutter 1-11, the third panoramic lens 1-7 and the third optical shutter 1-12, as well as the fourth panoramic lens 1- 8 and the fourth optical shutter 1-13 to execute as part of one optical device, respectively.
Блок 1-14 управления затворами задает необходимую импульсную коммутацию ячеек с периодом кадров Тк. Эпюры выходных сигналов представлены на фиг. 8а и 8б соответственно. Целесообразно блок 1-14 управления затворами интегрировать в состав блока 1-3.Block 1-14 gate control sets the necessary pulse switching cells with a frame period T to . The output waveforms are shown in FIG. 8a and 8b, respectively. It is advisable to integrate the gate control unit 1-14 into the composition of the unit 1-3.
Мультиплексор 1-15 предназначен для объединения двух входных сигналов на единственную магистраль с помощью разделения их по времени. Электрическая схема мультиплексора 1-15 может быть выполнена согласно техническому решению, которое опубликовано в работе [5, с. 295-296].Multiplexer 1-15 is designed to combine two input signals onto a single trunk by dividing them by time. The electrical circuit of the multiplexer 1-15 can be performed according to the technical solution, which was published in [5, p. 295-296].
Первый 1-4 и второй 1-9 сигнальные процессоры ничем не отличаются сигнального процессора прототипа [1]. Очевидно, что блоки 1-4 и 1-9 целесообразно выполнить в виде двухканального процессора.The first 1-4 and second 1-9 signal processors are no different from the signal processor of the prototype [1]. Obviously, blocks 1-4 and 1-9 are expediently implemented as a two-channel processor.
Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения (см. фиг. 1) работает следующим образом.The device of a computer system for panoramic television surveillance (see Fig. 1) works as follows.
Предположим, что телевизионная камера 1 должна располагаться на некоторой высоте относительно Земли. Пусть для этого конструкторское решение сенсорного блока 1-2 в составе телевизионной камеры 1 реализовано так, что ось визирования первого панорамного объектива 1-1, а следовательно, и оптическая ось первой «кольцевой мишени первого фотоприемника направлена по горизонтали вперед.Suppose that the television camera 1 should be located at a certain height relative to the Earth. Let for this, the design solution of the sensor unit 1-2 as part of the television camera 1 is implemented so that the axis of sight of the first panoramic lens 1-1, and therefore the optical axis of the first "ring target of the first photodetector, is directed horizontally forward.
Тогда, по отношению к этому направлению, ось визирования второго панорамного объектива 1-6 будет ориентирована по горизонтали назад, ось визирования третьего панорамного объектива 1-7 - по горизонтали влево, а ось визирования четвертого панорамного объектива 1-8 - по горизонтали вправо. Это означает, что оптическая ось второй «кольцевой» мишени первого фотоприемника будет направлена по горизонтали назад, оптическая ось первой «кольцевой» мишени второго фотоприемника - по горизонтали влево, а оптическая ось второй «кольцевой» мишени второго фотоприемника - по горизонтали вправо.Then, with respect to this direction, the axis of sight of the second panoramic lens 1-6 will be oriented horizontally backward, the axis of sight of the third panoramic lens 1-7 will be horizontally left, and the axis of sight of the fourth panoramic lens 1-8 will be horizontally right. This means that the optical axis of the second “ring” target of the first photodetector will be directed horizontally backward, the optical axis of the first “ring” target of the second photodetector will be horizontally left, and the optical axis of the second “ring” target of the second photodetector will be horizontally right.
Экспонирование каждой из двух «кольцевых» мишеней обоих фотоприемников сенсорного блока 1-2 осуществляется в импульсном режиме при помощи оптических затворов 1-10, 1-11, 1-12 и 1-13. При этом оптические затворы 1-10 и 1-12 обеспечивают поочередное кадровое накопление зарядовых пакетов на первых «кольцевых» мишенях для первого и второго фотоприемников, а оптические затворы 1-11 и 1-13 - на вторых «кольцевых» мишенях для этих фотоприемников соответственно.The exposure of each of the two “ring” targets of both photodetectors of the sensor unit 1-2 is carried out in a pulsed mode using optical shutters 1-10, 1-11, 1-12 and 1-13. In this case, the optical shutters 1-10 and 1-12 provide sequential frame accumulation of charge packets on the first "ring" targets for the first and second photodetectors, and the optical shutters 1-11 and 1-13 on the second "ring" targets for these photodetectors, respectively .
Т.е. в интервале кадра, когда пропорционально освещенности панорамного сюжета идет процесс сбора зарядов на первой мишени каждого из двух фотоприемников, на второй их мишени он отсутствует, и наоборот (см. соответственно фиг. 3 и фиг. 4).Those. in the frame interval, when, in proportion to the illumination of the panoramic plot, the process of collecting charges on the first target of each of the two photodetectors, it is absent on the second target, and vice versa (see, respectively, Fig. 3 and Fig. 4).
В этом режиме кадровой поочередности первый и второй фотоприемники сенсорного блока 1-2 реализуют накопление зарядового изображения на мишени 1-2-1, последующий кадровый перенос накопленных зарядовых пакетов в секцию памяти 1-2-2, последующий построчный перенос каждой зарядовой строки из секции памяти 1-2-2 в «кольцевой» регистр сдвига 1-2-3 и заключительное поэлементное считывание зарядов каждой строки в «кольцевом» регистре сдвига 1-2-3 с формированием на выходе БПЗН 1-2-4 напряжения мультиплексного видеосигнала.In this frame-by-frame mode, the first and second photodetectors of the sensor unit 1-2 realize the accumulation of the charge image on the targets 1-2-1, the subsequent frame transfer of the accumulated charge packets to the memory section 1-2-2, the subsequent line-by-line transfer of each charge line from the memory section 1-2-2 in the "circular" shift register 1-2-3 and the final element-by-element reading of the charges of each line in the "circular" shift register 1-2-3 with the formation of the output voltage 1-2-3 voltage multiplex video signal.
Это означает, что на выходе, как первого 1-4, так и второго 1-9 сигнальных процессоров, будет вырабатываться аналоговый видеосигнал чередующихся «кольцевых» кадров.This means that at the output of both the first 1-4 and second 1-9 signal processors, an analog video signal of alternating “ring” frames will be generated.
Далее выходные видеосигналы обоих процессоров при помощи мультиплексора 1-14 объединяются на одну линию, чередуясь с периодом 2Тк. Именно с таким периодом действует сигнал синхронизации для мультиплексора 1-14.Next, the output video signals of both processors with the help of multiplexer 1-14 are combined on one line, alternating with a period of 2T to . It is with this period that the synchronization signal for multiplexer 1-14 acts.
Затем в АЦП 1-5 аналоговый мультиплексный видеосигнал преобразуется в мультиплексный цифровой телевизионный сигнал (мультиплексный ЦТС) «кольцевого» кадра и поступает на выход телевизионной камеры.Then, in the 1-5 analog-to-digital converter, the analog multiplex video signal is converted into a multiplex digital television signal (multiplex DTC) of the “ring” frame and is output to the television camera.
Затем этот ЦТС по интерфейсу (например, USB 2,0) передается на сервер 2, где (на плате видео) выполняется его демультиплексирование на четыре канала с последующей записью видеоинформации каждого канала соответственно в первый, второй, третий и четвертый блоки оперативной памяти на кадр.Then, this DSP is transmitted via an interface (for example, USB 2.0) to server 2, where (on the video board) it is demultiplexed into four channels, followed by recording video information of each channel in the first, second, third, and fourth blocks of RAM per frame .
Предположим, что, как и в прототипе, горизонтальный угол поля зрения (γг) предъявляемого оператору изображения составляет 60°. Тогда должно быть предусмотрено, что одна шестая часть каждой «кольцевой» строки, как первого, так второго, третьего и четвертого «кольцевых» кадров, записывается в сервере 2 соответственно в один из шести массивов оперативной памяти на кадр.Suppose that, as in the prototype, the horizontal field of view angle (γ g ) of the image presented to the operator is 60 °. Then it should be provided that one sixth of each “ring” line, of both the first, second, third and fourth “ring” frames, is recorded in server 2, respectively, in one of the six arrays of RAM per frame.
Затем в сервере 2 при помощи первого, второго, третьего и четвертого БПКП, реализующих возложенные на них функции программным путем, параллельно осуществляется операция поэлементного считывания видеоинформации, т.е. вывода из памяти сигналов изображения, а в результате - конвертирование каждого «кольцевого» кадра в обычные «прямоугольные» кадры и возможность предоставления этой информации на выходе «сеть».Then, in server 2, using the first, second, third, and fourth BPKPs that implement the functions assigned to them programmatically, the operation of step-by-step reading of video information is performed, i.e. outputting image signals from the memory, and as a result, converting each “ring” frame into ordinary “rectangular” frames and the possibility of providing this information at the output of the “network”.
Отметим, что операция считывания «прямоугольных» кадров включает и коррекцию геометрических искажений соответствующего участка панорамного изображения точно так же, как это имеет место в прототипе.Note that the operation of reading “rectangular” frames includes the correction of geometric distortions of the corresponding section of the panoramic image in the same way as in the prototype.
Сделаем важное замечание. Для исключения поворота по горизонтали («зеркальности») изображений, формируемых второй «кольцевой мишенью каждого из двух фотоприемников, должно быть предусмотрено программным путем противоположное (реверсивное) направление поэлементного считывания видеосигнала из второго блока оперативной памяти по отношению к направлению вывода видеосигнала из первого блока оперативной памяти и соответственно - из четвертого блока памяти по отношению к третьему блоку памяти.We make an important point. To exclude horizontal rotation (“mirroring”) of images generated by the second “ring target of each of the two photodetectors, the opposite (reverse) direction of reading the video signal from the second block of random access memory in relation to the direction of the video signal output from the first operative block must be provided by software memory and, accordingly, from the fourth memory block in relation to the third memory block.
В результате выполнения данной операции считывания цифровой видеосигнал записи для каждого «кольцевого» кадра изображения преобразуется в n «прямоугольных» кадров, которые могут быть предложены в виде выбранной последовательности операторам локальной вычислительной сети. В нашем примере эта последовательность содержит 6 различных изображений, как для первого, так для второго, третьего и четвертого «кольцевых» кадров.As a result of this read operation, the digital video recording signal for each "ring" image frame is converted into n "rectangular" frames, which can be offered as a selected sequence to the operators of the local computer network. In our example, this sequence contains 6 different images, both for the first, for the second, third and fourth “ring” frames.
Это означает, что к шести изображениям контролируемой в реальном времени сферической области применительно к шаровому слою, который расположен спереди, добавляются еще восемнадцать изображений, имеющих отношение к невидимым прототипом шаровым слоям сзади, справа и слева.This means that to the six images of the real-time controlled spherical region with respect to the spherical layer, which is located in front, eighteen more images are added related to the invisible prototype spherical layers in the back, on the right and on the left.
Общая предлагаемая площадь наблюдения увеличивается почти в четыре раза. Принципиальное ограничение, которое не позволяет довести технический результат изобретения до 400%, объясняется исключением из процесса фотоприема тех областей для мишеней первого и второго фотоприемников, которые заняты не по назначению в результате сборки элементов сенсорного блока 1-2 по методу консольного соединения в шлиц под углом 90°.The total proposed observation area is almost quadrupled. The fundamental limitation, which does not allow to bring the technical result of the invention to 400%, is explained by the exclusion from the photo-reception process of those areas for the targets of the first and second photodetectors that are not used as intended as a result of assembling the elements of the sensor unit 1-2 according to the cantilever joint method in the slot 90 °.
В настоящее время все элементы структурной схемы заявляемого устройства компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения могут быть освоены отечественной промышленностью.Currently, all the elements of the structural diagram of the claimed device of a computer system for panoramic television surveillance can be mastered by domestic industry.
Поэтому следует считать предлагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.Therefore, the present invention should be considered as meeting the requirement for industrial applicability.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Патент РФ №2552101. МПК H04N 7/00. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения и организация фотоприемника для его реализации. / В.М. Смелков // Б.И. - 2015. - №16.1. RF patent No. 2552101. IPC H04N 7/00. The device of a computer system for panoramic television surveillance and the organization of a photodetector for its implementation. / V.M. Smelkov // B.I. - 2015. - No. 16.
2. Цыцулин А.К. Телевидение и космос: Учебное пособие. / Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2003.2. Tsytsulin A.K. Television and Space: A Study Guide. / Publishing house SPbGETU "LETI", 2003.
3. Патент РФ №2185645. МПК G02B 13/06, G02B 17/08. Панорамный зеркально-линзовый объектив. / А.В. Куртов, В.А. Соломатин // Б.И. - 2002. - №20.3. RF patent No. 2185645. IPC G02B 13/06, G02B 17/08. Panoramic mirror lens. / A.V. Kurtov, V.A. Solomatin // B.I. - 2002. - No. 20.
4. Разработка светорегулирующих ячеек и технологического процесса их изготовления. Технический отчет по теме «Балтика». Новгород (Великий Новгород), 1979.4. The development of light control cells and the technological process of their manufacture. Technical report on the topic "Baltic". Novgorod (Veliky Novgorod), 1979.
5. Ленк Дж. Электронные схемы: практическое руководство. Пер. с англ. - М.: «Мир», 1985.5. Lenk J. Electronic circuits: a practical guide. Per. from English - M .: "World", 1985.
Claims (7)
где γг - горизонтальный угол поля зрения в градусах наблюдаемого оператором изображения, а само это преобразование выполняется программным путем, при этом первый фотоприемник телевизионной камеры, выполненный в виде кругового кольца по технологии ПЗС, реализуя со стороны электродов первую «кольцевую» мишень сенсора, содержит на общем кремниевом кристалле фотоприемную область, секцию памяти и выходной регистр сдвига, заканчивающийся БПЗН, при этом линейки светочувствительных и чередующиеся с ними линейки экранированных от света элементов фотоприемной области, а также линейки экранированных от света элементов секции памяти расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии и расположенному там выходному регистру сдвига, который является «кольцевым», причем число элементов в каждой «кольцевой» строке фотоприемной области и в каждой «кольцевой» строке секции памяти первого фотоприемника равно числу элементов в его «кольцевом» регистре сдвига, отличающееся тем, что в него введены первый оптический затвор, расположенный между первым панорамным объективом и первой «кольцевой» мишенью сенсора, оптически связанные между собой второй панорамный объектив, второй оптический затвор и вторая «кольцевая» мишень сенсора, реализованная со стороны подложки первого фотоприемника; третий панорамный объектив, второй фотоприемник, имеющий технологическую организацию, как и у первого фотоприемника, и объединенные с ним управляющие входы, а также четвертый панорамный объектив и четвертый оптический затвор, причем третий оптический затвор расположен между третьим панорамным объективом и первой «кольцевой» мишенью второго фотоприемника, а четвертый оптический затвор - между четвертым панорамным объективом и второй «кольцевой» мишенью второго фотоприемника, выход которого подключен к информационному входу второго сигнального процессора, вход служебных импульсов которого объединен с соответствующим входом первого сигнального процессора, а выход управляющего сигнала второго сигнального процессора подключен ко второму входу управления блока «кольцевой» развертки фотоприемника; блок управления затворами, управляющий вход которого подключен к выходу кадровых синхроимпульсов блока «кольцевой» развертки фотоприемника, первый выход блока управления затворами подключен к управляющему входу первого оптического затвора, а второй выход блока управления затворами - к управляющему входу второго оптического затвора; а также мультиплексор, первый информационный вход которого подключен к выходу видеосигнала первого сигнального процессора, второй информационный вход мультиплексора - к выходу видеосигнала второго сигнального процессора, вход синхронизации мультиплексора - к соответствующему выходу блока «кольцевой» развертки фотоприемника, а выход мультиплексора - информационному входу АЦП, причем в кристаллах обоих фотоприемников имеется разрез (сквозной шлиц), выполненный в радиальном направлении от воображаемого центра кольца к его внешней периферии, в расположение между БПЗН и первым элементом «кольцевого» регистра сдвига, при этом первый и второй фотоприемники при консольном соединении в шлиц под углом 90° образуют сенсорный блок телевизионной камеры, причем экспонирование первой и второй «кольцевых» мишеней, как для первого, так и второго фотоприемника, осуществляется поочередно в течение интервала активной части кадра, а в плату видео, расположенную на материнской плате сервера, дополнительно введены четырехканальный демультиплексор, второй БПКП, вход которого подключен к выходу второго блока оперативной памяти на кадр, третий БПКП, вход которого подключен к выходу третьего блока оперативной памяти на кадр, четвертый БПКП, вход которого подключен к выходу четвертого блока оперативной памяти на кадр, а выходы второго, третьего и четвертого БПКП - к выходу «сеть» сервера, причем для второго, третьего и четвертого БПКП число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению (1).1. The device of a computer system for panoramic television surveillance, containing a series-connected television camera and a server, which is the node of the local area network, to which two or more personal computers are connected, the television camera consists of sequentially located and optically connected first panoramic lens and a first photodetector, the control inputs of which are connected to the corresponding outputs of the “ring” scan unit of the photodetector, and the output of the first photodetector the detector is connected to the information input of the first signal processor, the input of service pulses of which is connected to the corresponding output of the “ring” scan unit of the photodetector, and the output of the control signal is connected to the first control input of the block of “ring” scan of the photodetector, the clock output of which is connected to an analog-to-digital converter ( ADC), the output of which is the output of a television camera; at the same time, a video card is installed in the expansion slot on the server’s motherboard, coordinated through the I / O channels, control and power supply with the server bus, containing the first block for converting a “ring” frame into “rectangular” frames (the first BPCP), the input of which is connected to the output of the first block of RAM per frame, and the output to the output of the "network" of the server, and the number of "rectangular" frames corresponding to one current "ring" frame satisfies the ratio
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, while the first photodetector of the television camera, made in the form of a circular ring using CCD technology, realizing the first “ring” sensor target from the side of the electrodes, contains on a common silicon crystal, a photodetector region, a memory section, and an output shift register ending in an OVL, while the arrays of photosensitive and alternating arrays of light-shielded cells nt of the photodetector region, as well as a line of light-shielded elements of the memory section are located along radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery and the output shift register located there, which is “ring”, the number of elements in each “ring” line of the photodetector region and in each “ring” line of the memory section of the first photodetector it is equal to the number of elements in its “ring” shift register, characterized in that the first optical shutter is inserted into it, Proposition panoramic between the first lens and the first "ring" target sensor optically connected between a second panoramic lens, a second optical shutter and a second "ring" target sensor, realized on the substrate side of the first photodetector; a third panoramic lens, a second photodetector having a technological organization, like that of the first photodetector, and control inputs combined with it, as well as a fourth panoramic lens and a fourth optical shutter, the third optical shutter being located between the third panoramic lens and the first “ring” target of the second photodetector, and the fourth optical shutter - between the fourth panoramic lens and the second "ring" target of the second photodetector, the output of which is connected to the information input of the second a needle processor, the service pulse input of which is combined with the corresponding input of the first signal processor, and the control signal output of the second signal processor is connected to the second control input of the “ring” scan unit of the photodetector; a gate control unit, the control input of which is connected to the output of the frame sync pulses of the “circular” scan detector unit, the first output of the gate control unit is connected to the control input of the first optical shutter, and the second output of the gate control unit is connected to the control input of the second optical shutter; as well as a multiplexer, the first information input of which is connected to the video signal output of the first signal processor, the second information input of the multiplexer - to the video signal output of the second signal processor, the multiplexer synchronization input - to the corresponding output of the “ring” scan unit of the photodetector, and the multiplexer output - to the information input of the ADC, moreover, in the crystals of both photodetectors there is a cut (through slot) made in the radial direction from the imaginary center of the ring to its outer perimeter fery, to the location between the FET and the first element of the “ring” shift register, while the first and second photodetectors, when cantileverly connected to the slot at an angle of 90 °, form the sensor unit of the television camera, the exposure of the first and second “ring” targets, as for the first, of the second photodetector, it is carried out alternately during the interval of the active part of the frame, and a four-channel demultiplexer, a second BPKP, the input of which is connected, are additionally introduced into the video card located on the server motherboard the output of the second block of RAM per frame, the third BPCP, the input of which is connected to the output of the third block of RAM per frame, the fourth BPCP, the input of which is connected to the output of the fourth block of RAM per frame, and the outputs of the second, third and fourth BPCS to the output the server’s network, and for the second, third, and fourth BPKPs, the number of “rectangular” frames corresponding to one current “ring” frame satisfies relation (1).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015151327/07A RU2600307C1 (en) | 2015-11-30 | 2015-11-30 | Computer system device for panoramic television surveillance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015151327/07A RU2600307C1 (en) | 2015-11-30 | 2015-11-30 | Computer system device for panoramic television surveillance |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2600307C1 true RU2600307C1 (en) | 2016-10-20 |
Family
ID=57138602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015151327/07A RU2600307C1 (en) | 2015-11-30 | 2015-11-30 | Computer system device for panoramic television surveillance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2600307C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6611289B1 (en) * | 1999-01-15 | 2003-08-26 | Yanbin Yu | Digital cameras using multiple sensors with multiple lenses |
| WO2013186773A1 (en) * | 2012-06-13 | 2013-12-19 | Israel Hirsch | Visible and near infra red optical sensor |
| US8735840B2 (en) * | 2010-05-05 | 2014-05-27 | Ziehm Imaging Gmbh | Solid-body X-ray image detector with circular detector surface area |
| RU2552101C1 (en) * | 2014-06-17 | 2015-06-10 | Вячеслав Михайлович Смелков | Configuration of tv panoramic observation computer system and organisation of photo receiver to this end |
-
2015
- 2015-11-30 RU RU2015151327/07A patent/RU2600307C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6611289B1 (en) * | 1999-01-15 | 2003-08-26 | Yanbin Yu | Digital cameras using multiple sensors with multiple lenses |
| US8735840B2 (en) * | 2010-05-05 | 2014-05-27 | Ziehm Imaging Gmbh | Solid-body X-ray image detector with circular detector surface area |
| WO2013186773A1 (en) * | 2012-06-13 | 2013-12-19 | Israel Hirsch | Visible and near infra red optical sensor |
| RU2552101C1 (en) * | 2014-06-17 | 2015-06-10 | Вячеслав Михайлович Смелков | Configuration of tv panoramic observation computer system and organisation of photo receiver to this end |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2552101C1 (en) | Configuration of tv panoramic observation computer system and organisation of photo receiver to this end | |
| RU2625163C1 (en) | Television camera and its "ring" photodetector for computer system of panoramic surveillance | |
| RU2611421C1 (en) | Television camera and its "ring" photodetector for computer system of panoramic surveillance | |
| RU2706011C1 (en) | Panoramic television surveillance computer system device | |
| RU2723645C1 (en) | High-resolution panorama television surveillance computer system device | |
| RU2665695C1 (en) | Computer system device for panoramic television surveillance | |
| RU2625164C1 (en) | Computer system device for panoramic television observation | |
| RU2592855C1 (en) | Device for panoramic television-computer monitoring | |
| RU2594169C1 (en) | Device of computer system for panoramic television surveillance | |
| RU2600307C1 (en) | Computer system device for panoramic television surveillance | |
| RU2631830C1 (en) | Computer system of panoramic television observation | |
| RU2631828C1 (en) | Computer system of panoramic television observation | |
| RU2600308C1 (en) | Device of computer system for panoramic television surveillance | |
| RU2708630C1 (en) | Panoramic television surveillance computer system device | |
| RU2530879C1 (en) | Device for panoramic television surveillance "day-night" | |
| RU2611424C1 (en) | Method of forming videosignal in "ring" photodetector for computer system of panoramic television surveillance | |
| RU2594170C1 (en) | Composition of computer system for panoramic television surveillance | |
| RU2675245C1 (en) | Device of annular photodetector for panoramic television-computer scanning of color image | |
| RU2579002C1 (en) | Computer system device for panoramic scanning of monochromatic image | |
| RU2592831C1 (en) | Photodetector device for panoramic television-computer surveillance | |
| RU2523858C1 (en) | Device for panoramic television surveillance | |
| RU2710779C1 (en) | Device for "circular" photodetector of color image for panoramic television-computer surveillance | |
| RU2675244C1 (en) | Ring photo-receiver of color image for panoramic television-computer monitoring | |
| RU2641287C1 (en) | Television camera of colour image for panoramic computer scanning | |
| RU2615142C1 (en) | Method of forming videosignal in "ring" photodetector for computer system of panoramic television surveillance |