RU2611425C1 - Sensor device of monochrome video signal for tv-computer system of panoramic protection "day - night" - Google Patents
Sensor device of monochrome video signal for tv-computer system of panoramic protection "day - night" Download PDFInfo
- Publication number
- RU2611425C1 RU2611425C1 RU2016105021A RU2016105021A RU2611425C1 RU 2611425 C1 RU2611425 C1 RU 2611425C1 RU 2016105021 A RU2016105021 A RU 2016105021A RU 2016105021 A RU2016105021 A RU 2016105021A RU 2611425 C1 RU2611425 C1 RU 2611425C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- ring
- photodetector
- input
- sensor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N7/00—Television systems
Abstract
Description
Изобретение имеет отношение к панорамной охране «день - ночь», которое выполняется в вечернее и/или в ночное время суток телевизионно-компьютерной системой кругового обзора в области, близкой к полусфере, т.е. в пространственном угле 360 градусов по азимуту и десятки градусов по углу места.The invention relates to panoramic day-night protection, which is performed in the evening and / or nighttime by a television-computer system of all-round visibility in an area close to the hemisphere, i.e. in a spatial angle of 360 degrees in azimuth and tens of degrees in elevation.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению следует считать устройство датчика цифрового монохромного видеосигнала для телевизионной камеры панорамного наблюдения «день - ночь» [1], которое формирует «кольцевой» растр изображения, передавая на выход в аналоговой форме композитный монохромный видеосигнал, и содержит в своем составе «кольцевой» фотоприемник, блок «кольцевой» развертки и сигнальный процессор, выход которого является выходом композитного черно-белого видеосигнала датчика, при этом «кольцевой» фотоприемник, выполненный по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС), имеет кристалл мишени в виде кругового кольца и состоит из последовательно связанных зарядовой связью фотоприемной области, «кольцевого» регистра сдвига и преобразователя «заряд - напряжение» (БПЗН), причем на фотоприемной области линейки светочувствительных элементов, чередующиеся с линейками экранированных от света элементов, расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии и расположенному там «кольцевому» регистру сдвига, число элементов которого равно числу элементов в каждой «кольцевой» строке фотоприемной области, при этом блок «кольцевой» развертки состоит из временного контроллера, первого преобразователя уровней (ПУ) и второго ПУ, причем первый управляющий вход фотоприприемной области «кольцевого» фотоприемника подключен к выходу первого ПУ, управляющий вход «кольцевого» регистра сдвига «кольцевого» фотоприемника - к выходу второго ПУ, а выход БПЗН «кольцевого» фотоприемника - к информационному входу сигнального процессора, выход управления экспозицией которого подключен к первому управляющему входу временного контроллера, первый выход которого подключен к входу первого ПУ, второй выход временного контроллера - к входу второго ПУ, третий выход временного контроллера - к входу синхронизации сигнального процессора, при этом четвертый, пятый и шестой выходы временного контроллера являются соответственно выходом «сигнала готовности изображения» датчика, выходом «сигнала квитирования изображения» датчика и выходом строчных синхроимпульсов датчика, а второй, третий и четвертый управляющие входы временного контроллера - соответственно входом «выбора режима работы» датчика, входом «сигнала накопления кадра» датчика и входом «сигнала запроса изображения» датчика.The closest in technical essence to the invention should be considered a digital monochrome video signal sensor device for a day-night panoramic television camera [1], which forms an “annular” image raster, transmitting a composite monochrome video signal in analog form and contains the “ring” photodetector, the “ring” scan unit and the signal processor, the output of which is the output of the composite black and white video signal of the sensor, while the “ring” photodetector, in made using charge-coupled device (CCD) technology, it has a target crystal in the form of a circular ring and consists of a charge-coupled photodetector region, an “annular” shift register and a charge-voltage converter (CPS), moreover, on the photodetector region of the photosensitive line elements alternating with rulers of light-shielded elements are located along radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery and the “circular” register located there a shift, the number of elements of which is equal to the number of elements in each “ring” line of the photodetector region, while the “ring” scan block consists of a time controller, a first level converter (PU) and a second PU, the first control input of the photodetector region of the “ring” photodetector connected to the output of the first control unit, the control input of the "circular" shift register of the "ring" photodetector - to the output of the second control unit, and the output of the overhead relay of the "ring" photodetector - to the information input of the signal processor, the control output By exposing it, it is connected to the first control input of the temporary controller, the first output of which is connected to the input of the first control unit, the second output of the temporary controller to the input of the second control unit, the third output of the temporary controller to the synchronization input of the signal processor, and the fourth, fifth and sixth outputs of the temporary controller are respectively the output of the "signal readiness signal" of the sensor, the output of the "signal acknowledgment of the image" of the sensor and the output of the lowercase clock pulses of the sensor, and the second, third and h tverty temporary control inputs of the controller - respectively input "mode selection" sensor input "frame accumulation signal" of the sensor and the input "image request signal" of the sensor.
Для прототипа предполагается, что кристалл «кольцевого» фотоприемника выполнен из кремния. БПЗН «кольцевого» фотоприемника организован по типу «плавающая диффузионная область» [2], а поэтому имеет управляющий вход, обеспечивающий поэлементный сброс напряжения формируемого видеосигнала. Предполагается, что логический сигнал поэлементного сброса формируется на седьмом выходе временного контроллера и подается через третий ПУ на управляющий вход БПЗН.For the prototype, it is assumed that the crystal of the "ring" photodetector is made of silicon. The CTLR of the “ring” photodetector is organized as a “floating diffusion region” [2], and therefore has a control input that provides an element-by-element voltage drop of the generated video signal. It is assumed that the logic signal of the elementwise reset is generated at the seventh output of the temporary controller and is fed through the third control unit to the control input of the overhead power supply.
Недостаток датчика монохромного видеосигнала для телевизионно-компьютерной системы прототипа - переменная величина разрешающей способности изображения в пределах кадра, изменяющаяся в сторону уменьшения по направлению к внешней периферии «кольцевого» фотоприемника из-за увеличивающейся величины зазора между его светочувствительными элементами, которые имеют одинаковый показатель по геометрической площади.The disadvantage of a monochrome video signal sensor for a television-computer system of the prototype is a variable image resolution within the frame, decreasing towards the outer periphery of the “ring” photodetector due to the increasing gap between its photosensitive elements, which have the same geometric area.
Задачей изобретения является выравнивание разрешающей способности изображения монохромного датчика видеосигнала путем реализации в его «кольцевом» фотоприемнике различной по площади светочувствительных элементов и управления зарядовым считыванием в видеосигнале сенсора с одинаковой величиной площади апертуры.The objective of the invention is to equalize the resolution of the image of the monochrome sensor of the video signal by implementing in its "ring" photodetector different in size of the photosensitive elements and control charge reading in the video signal of the sensor with the same size of the aperture.
Поставленная задача в заявляемом датчике цифрового монохромного видеосигнала решается тем, что в устройство его прототипа [1], которое формирует «кольцевой» растр изображения, передавая на выход в аналоговой форме композитный монохромный видеосигнал, и содержит в своем составе «кольцевой» фотоприемник, блок «кольцевой» развертки и сигнальный процессор, выход которого является выходом композитного видеосигнала датчика, при этом «кольцевой» фотоприемник, выполненный по технологии ПЗС, имеет кристалл мишени в виде кругового кольца из кремния и состоит из последовательно связанных зарядовой связью фотоприемной области, «кольцевого» регистра сдвига и БПЗН, причем на фотоприемной области линейки светочувствительных элементов, чередующиеся с линейками экранированных от света элементов, расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии и расположенному там «кольцевому» регистру сдвига, число элементов которого равно числу элементов в каждой «кольцевой» строке фотоприемной области, при этом блок «кольцевой» развертки состоит из временного контроллера, первого ПУ, второго ПУ и третьего ПУ, причем первый управляющий вход фотоприприемной области «кольцевого» фотоприемника подключен к выходу первого ПУ, управляющий вход «кольцевого» регистра сдвига «кольцевого» фотоприемника - к выходу второго ПУ, управляющий вход БПЗН «кольцевого» фотоприемника - выходу третьего ПУ, а выход БПЗН «кольцевого» фотоприемника - к информационному входу сигнального процессора, выход управления экспозицией которого подключен к первому управляющему входу временного контроллера, первый выход которого подключен к входу первого ПУ, второй выход временного контроллера - к входу второго ПУ, а третий выход временного контроллера - к входу синхронизации сигнального процессора, при этом четвертый, пятый и шестой выходы временного контроллера являются соответственно выходом «сигнала готовности изображения» датчика, выходом «сигнала квитирования изображения» датчика и выходом строчных синхроимпульсов датчика, а второй, третий и четвертый управляющие входы временного контроллера - соответственно входом «выбора режима работы» датчика, входом «сигнала накопления кадра» датчика и входом «сигнала запроса изображения» датчика, введен блок формирования апертуры (БФА), информационный вход которого подключен к седьмому выходу временного контроллера, синхронизирующий вход БФА - к восьмому выходу временного контроллера, а выход БФА - к входу третьего ПУ, при этом на фотоприемной области сенсора вносятся следующие конструкторско-технологические изменения топологического характера, а именно площадь светочувствительных элементов и равная ей площадь экранированных элементов различны от строки к строке, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии до максимальной величины, не превышающей площадь элемента «кольцевого» регистра сдвига, при реализации в выходном видеосигнале сенсора одинаковой площади считывающей апертуры, причем период управляющих импульсов Tr, формируемых на выходе БФА, определяется соотношениемThe problem in the inventive digital monochrome video sensor is solved by the fact that in the device of its prototype [1], which forms a “ring” image raster, transmitting a composite monochrome video signal to the output in analog form, and contains a “ring” photodetector, block “ ring "sweep and a signal processor, the output of which is the output of the composite video signal of the sensor, while the" ring "photodetector made by CCD technology has a target crystal in the form of a circular ring of cr The voltage consists of successively coupled charge-coupled photodetector regions, an “annular” shift register, and an SPS, and on the photodetector region, lines of photosensitive elements alternating with lines of light-shielded elements are located along radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery and located there is an “annular” shift register, the number of elements of which is equal to the number of elements in each “annular” line of the photodetector region, while the “annular” block The wrap consists of a temporary controller, the first control unit, the second control unit and the third control unit, with the first control input of the photodetector region of the "ring" photodetector connected to the output of the first control unit, the control input of the "ring" shift register of the "ring" photodetector - to the output of the second control unit, the control input OVLR of the "ring" photodetector - to the output of the third control unit, and the output of the OVLR of the "ring" photodetector - to the information input of the signal processor, the exposure control output of which is connected to the first control input of the temporary the controller, the first output of which is connected to the input of the first control unit, the second output of the temporary controller - to the input of the second control unit, and the third output of the temporary controller - to the synchronization input of the signal processor, while the fourth, fifth and sixth outputs of the temporary controller are respectively the output of the “image ready signal” ”Of the sensor, the output of the“ image acknowledgment signal ”of the sensor and the output of the lowercase sync pulses of the sensor, and the second, third and fourth control inputs of the temporary controller, respectively, with the input“ you ora of the operating mode "of the sensor, the input of the" signal accumulation frame "of the sensor and the input of the" image request signal "of the sensor, an aperture generation unit (BFA) is introduced, the information input of which is connected to the seventh output of the time controller, the synchronizing input of the BFA - to the eighth output of the time controller, and the BFA output is to the input of the third PU, while the following design and technological changes of a topological nature are made on the photodetector area of the sensor, namely, the area of the photosensitive elements and the area equal to it shielding elements different from row to row, increasing as it moves toward the outer periphery to the maximum value not exceeding element "annular" shift register area, when implemented in a video output of the sensor equal area readout aperture, wherein the period of the control pulses T r, generated at the output BPA is determined by the ratio
где Тр - период считывания элемента в «кольцевом» фотоприемнике;where T p - the reading period of the element in the "ring"photodetector;
nm - коэффициент, целое число, величина которого для текущей строки считывания в «кольцевом» фотоприемнике равна отношениюn m is a coefficient, an integer whose value for the current read line in the "ring" photodetector is equal to
где Δ1 и Δm - соответственно площадь светочувствительного элемента для первой и текущей строк считывания в «кольцевом» фотоприемнике.where Δ 1 and Δ m are, respectively, the area of the photosensitive element for the first and current read lines in the "ring" photodetector.
Сопоставительный анализ с прототипом [1] показывает, что заявляемое устройство датчика монохромного видеосигнала отличается тем, что в его «кольцевом» фотоприемнике светочувствительные элементы имеют геометрическую площадь, которая монотонно увеличивается в радиальном направлении на пути к внешней периферии.Comparative analysis with the prototype [1] shows that the inventive device for a monochrome video sensor is characterized in that in its "ring" photodetector, the photosensitive elements have a geometric area that monotonically increases in the radial direction on the way to the outer periphery.
При этом при помощи вводимого в состав телевизионной камеры БФА реализуется одинаковый показатель площади считывающей апертуры сенсора, что обеспечивает одинаковую чувствительность сенсора по всей его мишени и без внесения шумовых потерь для видеосигнала.At the same time, using the BFA introduced into the television camera, the same reading area of the sensor aperture is realized, which ensures the same sensitivity of the sensor throughout its target and without introducing noise loss for the video signal.
Учитывая, что в новой топологии фотоприемника зазоры, т.е. промежутки между светочувствительными элементами по всей мишени становятся одинаковыми (или близкими к одинаковым) по величине, осуществляется выравнивание параметра разрешающей способности изображения в пределах всего «кольцевого» телевизионного кадра.Given that in the new photodetector topology, gaps, i.e. the gaps between the photosensitive elements throughout the target become the same (or close to the same) in magnitude, the image resolution parameter is equalized within the entire “ring” television frame.
Совокупность известных и новых признаков для заявляемого устройства не известна из уровня техники, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизны.The combination of known and new features for the claimed device is not known from the prior art, therefore, the proposed technical solution meets the criterion of novelty.
Выравнивание разрешающей способности изображения выполняется в «кольцевом» растре изображения. Поэтому данное техническое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.Image resolution equalization is performed in the “ring” image raster. Therefore, this technical solution meets the criterion of the presence of an inventive step.
На фиг. 1 приведена структурная схема заявляемого устройства датчика монохромного видеосигнала для телевизионно-компьютерной системы панорамной охраны «день - ночь»; на фиг. 2 приведена схемотехническая организации «кольцевого» фотоприемника из состава этого датчика; на фиг. 3 показан фрагмент этого фотоприемника, иллюстрирующий подробности его конструкции; на фиг. 4, по данным [2, с. 19], представлена структурная схема БПЗН с организацией «плавающая диффузионная область»; на фиг. 5 изображена эпюра выходного сигнала БФА, который выполняет управление апертурой заявляемого «кольцевого» сенсора; на фиг. 6, по данным [3], представлена фотография изображения, полученного при помощи отечественного панорамного зеркально-линзового объектива; на фиг. 7 приведена структурная схема телевизионно-компьютерной системы согласно патенту [1], в составе которой реализуется заявляемый датчик; на фиг. 8 - временная диаграмма, поясняющая работу заявляемого датчика в этой системе.In FIG. 1 shows a structural diagram of the inventive device of the sensor of a monochrome video signal for a television-computer panoramic security system “day-night”; in FIG. 2 shows the circuit organization of the “ring” photodetector from this sensor; in FIG. 3 shows a fragment of this photodetector, illustrating the details of its design; in FIG. 4, according to [2, p. 19], a structural diagram of the BPS with the organization "floating diffusion region" is presented; in FIG. 5 shows a plot of the output signal of BFA, which controls the aperture of the inventive "ring" sensor; in FIG. 6, according to [3], a photograph of an image obtained using a domestic panoramic mirror-lens lens is presented; in FIG. 7 shows a structural diagram of a television-computer system according to the patent [1], which includes the inventive sensor; in FIG. 8 is a timing chart explaining the operation of the inventive sensor in this system.
Заявляемое устройство датчика монохромного видеосигнала (см. фиг. 1-3) содержит в своем составе «кольцевой» фотоприемник 1, блок 2 «кольцевой» развертки и сигнальный процессор 3, выход которого является выходом композитного видеосигнала датчика (на фиг. 1 обозначен как «LV2»), при этом «кольцевой» фотоприемник 1 состоит из последовательно связанных зарядовой связью фотоприемной области 1-1, «кольцевого» регистра сдвига 1-2 и БПЗН 1-3, при этом блок 2 «кольцевой» развертки состоит из временного контроллера 2-1, первого ПУ 2-2, второго ПУ 2-3, третьего ПУ 2-4 и БФА 2-5, причем первый управляющий вход фотоприприемной области «кольцевого» фотоприемника 1 подключен к выходу первого ПУ 2-1, управляющий вход «кольцевого» регистра сдвига 1-2 «кольцевого» фотоприемника - к выходу второго ПУ 2-3, управляющий вход БПЗН 1-3 «кольцевого» фотоприемника – к выходу третьего ПУ 2-4, а выход БПЗН 1-3 «кольцевого» фотоприемника - к информационному входу сигнального процессора 3, выход управления экспозицией которого подключен к первому управляющему входу временного контроллера 2-1, первый выход которого подключен к входу первого ПУ 2-2, второй выход временного контроллера 2-1 - к входу второго ПУ 2-3, третий выход временного контроллера 2-1 - к входу синхронизации сигнального процессора 3, при этом информационный вход БФА 2-5 подключен к седьмому выходу временного контроллера 2-1, синхронизирующий вход БФА 2-5 - к восьмому выходу временного контроллера 2-1, а выход БФА 2-5 - к входу третьего ПУ 2-4.The inventive device of the monochrome video signal sensor (see Fig. 1-3) contains a "ring"
На фиг. 1 четвертый выход временного контроллера 2-1 обозначен как «IRDY*» (Здесь и далее знак «*» означает, что данные логические сигналы являются активными на низком уровне), пятый его выход - как «IACK», а шестой его выход - как «HDout*).In FIG. 1 the fourth output of the temporary controller 2-1 is designated as “IRDY * ” (Hereinafter, the sign “*” means that these logic signals are active at a low level), its fifth output is “IACK”, and its sixth output is “HDout * ).
Второй управляющий вход временного контроллера 2-1 обозначен как «MS*», третий его управляющий вход - как «FI*», а четвертый его управляющий вход - как «IRQ*».The second control input of the temporary controller 2-1 is designated as “MS * ”, its third control input as “FI * ”, and its fourth control input as “IRQ * ”.
Наличие пассивной (неинформативной) области в центре оптического кадра панорамного изображения (см. фиг. 6) подтверждает целесообразность выбора формы фотоприемника 1, как и в прототипе, в пользу кругового кольца.The presence of a passive (non-informative) region in the center of the optical frame of the panoramic image (see Fig. 6) confirms the advisability of choosing the shape of the
Следует отметить, что в «кольцевом» фотоприемнике 1 электроды переноса на фотоприемной области 1-2 и в «кольцевом» регистре сдвига 1-3 могут быть выполнены с геометрической формой не в виде прямоугольника, а в виде части кругового кольца. Несомненно, что это предоставит и определенные преимущества при изготовлении «кольцевого» фотоприемника по технологии ПЗС.It should be noted that in the "ring"
Учитывая использование заявляемого датчика монохромного видеосигнала в системах охранного телевидения, разумно кристалл «кольцевого» фотоприемника 1 выполнить не на основе кремния, а на основе полупроводника из арсенида галлия.Given the use of the inventive monochrome video signal sensor in CCTV systems, it is reasonable to perform the “ring”
Тогда физически реально достигнуть красной границы спектральной характеристики 1,7 мкм и даже 2,2 мкм, не применяя принудительное охлаждение кристалла фотоприемника [4, с. 113], а в результате получить существенный выигрыш в чувствительности датчика.Then it is physically realistic to achieve the red boundary of the spectral characteristic of 1.7 μm and even 2.2 μm without using forced cooling of the photodetector crystal [4, p. 113], and as a result get a significant gain in the sensitivity of the sensor.
На фиг. 4 показана возможная структурная схема БПЗН «кольцевого» фотоприемника с организацией «плавающая диффузионная область», которая полностью совпадает со схемой, применяемой в настоящее время в матрицах ПЗС для реализации прямоугольной развертки видеосигнала. На фиг. 4 приняты следующие обозначения: Uф1, Uф2, Uф3 - напряжения на шинах для трехфазного управления «кольцевым» регистром сдвига 1-2-2; UвыхЗ - напряжение на выходном затворе; Двых, Дсбр - выходной и сбрасывающие диоды соответственно.In FIG. Figure 4 shows a possible block diagram of the CCD “ring” photodetector with the organization “floating diffusion region”, which completely coincides with the scheme currently used in CCD arrays for the implementation of rectangular scanning of a video signal. In FIG. 4, the following designations are accepted: U ф1 , U ф2 , U ф3 - bus voltage for three-phase control of the "ring" shift register 1-2-2; U output - voltage at the output gate; D o , D sbr - output and reset diodes, respectively.
Перед считыванием информационного заряда очередного элемента (пиксела) в процессе его преобразования в напряжение видеосигнала информационный заряд предыдущего элемента должен быть сброшен в стирающий диод Дсбр.Before reading the next information charge element (pixel) in the process of converting into voltage charge video information of the previous element must be cleared in an erasing diode D RRF.
Эта процедура осуществляется при помощи управляющих импульсов Tr, называемых часто в литературе импульсами сброса, которые подаются на соответствующую шину управления БПЗН 1-3.This procedure is carried out using control pulses T r , often referred to in the literature as reset pulses, which are supplied to the corresponding control bus BPS 1-3.
Блок формирования апертуры (БФА) 2-5 предназначен для управления считывающей апертурой в «кольцевом» фотоприемнике 1 при поэлементном съеме напряжения видеосигнала в БПЗН 1-3. В результате для всех строк фотоприемника обеспечивается одинаковая по полю площадь считывающей апертуры при различной от строки к строке площади электродов светочувствительных элементов сенсора.The aperture forming unit (BFA) 2-5 is designed to control the reading aperture in the "ring"
Эпюра выходного сигнала Tr, вырабатываемого на выходе БФА 2-5, представлена на фиг. 5. Предполагается, что фотоприемник 1 содержит n «кольцевых» строк. На этой диаграмме первая строка обозначена как Тс1, а последняя строка - как Tcn.The plot of the output signal T r generated at the output of BFA 2-5 is shown in FIG. 5. It is assumed that the
Управляющие импульсы имеют положительную полярность, малую (короткую) длительность и различный период следования в пределах каждой из «кольцевых» строк.The control pulses have a positive polarity, short (short) duration and a different repetition period within each of the "ring" lines.
Период управляющих импульсов для первой «кольцевой» строки обозначен Tr1, а период управляющих импульсов для последней «кольцевой» строки - Τrn. Период Tr1 является самым малым и равен периоду считывания элемента Тр, а период считывания Trn - самым большим, который равен nTr.The period of control pulses for the first "ring" line is denoted by T r1 , and the period of control pulses for the last "ring" line is Τ rn . The period T r1 is the smallest and is equal to the reading period of the element T p , and the reading period T rn is the largest, which is equal to nT r .
В физическом плане управление площадью апертуры осуществляется за счет суммирования зарядовых пакетов в соседних элементах каждой текущей «кольцевой» строки сенсора до выполнения процедуры преобразования «заряд - напряжение». Поэтому это зарядовое сложение не может быть дополнительным источником шумов для видеосигнала на выходе заявляемого датчика.In physical terms, the aperture area is controlled by summing the charge packets in the neighboring elements of each current “ring” line of the sensor before performing the charge-voltage conversion procedure. Therefore, this charge addition cannot be an additional source of noise for the video signal at the output of the inventive sensor.
БФА 2-5 на практике может быть реализован с использованием классического набора технических средств (логических элементов) цифровой электроники. Очевидно, что БФА 2-5 может быть выполнен в составе временного контроллера 2-1 блока 2 «кольцевой» развертки.BFA 2-5 in practice can be implemented using the classic set of hardware (logic elements) of digital electronics. Obviously, BFA 2-5 can be performed as part of the temporary controller 2-1 of block 2 of the "circular" scan.
Остальные блоки заявляемого датчика, а именно временной контроллер 2-1, ПУ 2-2, ПУ 2-3, ПУ 2-4 и сигнальный процессор 3, ничем не отличаются от блоков прототипа, имеющих те же наименования.The remaining blocks of the inventive sensor, namely the temporary controller 2-1, PU 2-2, PU 2-3, PU 2-4 and the signal processor 3, are no different from the prototype blocks having the same names.
Устройство датчика монохромного видеосигнала (см. фиг. 1-5) работает следующим образом.The device of the monochrome video signal sensor (see Fig. 1-5) works as follows.
Как и в прототипе [1], «кольцевой» фотоприемник 1 заявляемого датчика реализует «кольцевую» развертку зарядового изображения на фотоприемной области 1-1 с последующим поэлементным считыванием зарядов в «кольцевом» регистре 1-2 и формированием на выходе БПЗН 1-3 напряжения черно-белого видеосигнала в аналоговой форме.As in the prototype [1], the "ring"
При этом в интервале прямого хода по кадру происходит процесс накопления зарядовых пакетов пропорционально освещенности панорамного сюжета в светочувствительных элементах (пикселах) фотоприемной области 1-2.At the same time, in the interval of the forward stroke in the frame, the process of accumulation of charge packets occurs in proportion to the illumination of the panoramic plot in the photosensitive elements (pixels) of the photodetector region 1-2.
В течение кратковременного промежутка последующего интервала обратного хода кадровой развертки открывается фотозатвор, и заряды всех «кольцевых» строк, участвовавших в накоплении, переносятся (за один шаг поворота) в экранированные от света пикселы, расположенные на той же области 1-2.During the short period of the subsequent interval of the reverse motion of the frame scan, a photo shutter opens, and the charges of all the “ring” lines involved in the accumulation are transferred (in one rotation step) to the screened from light pixels located in the same region 1-2.
Затем фотозатвор закрывается и в новом кадровом цикле на мишени выполняется накопление другой зарядовой «картины», а накопленные в предыдущем кадре зарядовые пакеты в радиальных направлениях переносятся на периферию кристалла фотоприемника, загружая в интервале обратного хода по строке новыми зарядами «кольцевой» регистр 1-2.Then the photo shutter closes and, in a new frame cycle, another charge “picture” is accumulated on the target, and the charge packets accumulated in the previous frame are transferred in the radial directions to the periphery of the photodetector crystal, loading the “ring” register 1-2 in the interval of the reverse stroke along the line .
Но в отличие от прототипа [1], процесс текущего поэлементного преобразования «заряд - напряжение, выполняемый в БПЗН 1-3, осуществляется с переменной величиной периода сброса предыдущего зарядового пакета в стирающий диод.But unlike the prototype [1], the process of the current element-by-element conversion “charge - voltage, performed in BPS 1-3, is carried out with a variable value of the discharge period of the previous charge packet in the erasing diode.
Этот период, обозначенный как Tr, в пределах «кольцевого» кадра меняется по величине от самого малого (Tr1) для первой строки до самого большого (Tcn) для последней строки.This period, designated as T r , within the "ring" frame varies in magnitude from the smallest (T r1 ) for the first row to the largest (T cn ) for the last row.
Благодаря тому, что площадь светочувствительных элементов для «кольцевых» строк на фотоприемной области 1-2 априори изменяется в этом направлении пропорционально, но в сторону уменьшения, обеспечивается одинаковая величина площади считывающей апертуры сенсора.Due to the fact that the area of the photosensitive elements for the "circular" lines on the photodetector region 1-2 a priori varies in this direction proportionally, but in the direction of reduction, the same size of the sensor reading aperture is provided.
Величина же промежутка между отдельными апертурными площадками («апертурными пятнами») за счет новой топологии фотоприемника обеспечивается практически одинаковой по всей площади мишени и равной величине зазоров между светочувствительными элементами сенсора.The gap between the individual aperture areas (“aperture spots”) due to the new topology of the photodetector provides almost the same across the entire target area and the same gap between the photosensitive elements of the sensor.
Следовательно, для заявляемого датчика черно-белого видеосигнала будет достигаться выравнивание параметра разрешающей способности непосредственно в фотоприемнике 1.Therefore, for the inventive sensor black and white video signal will be achieved alignment of the resolution parameter directly in the
Далее монохромный видеосигнал сенсора, как и в датчике прототипа, преобразуется на выходе сигнального процессора 3 в аналоговый композитный видеосигнал черно-белого изображения, являющийся и выходным сигналом самого датчика.Next, the monochrome video signal of the sensor, as in the sensor of the prototype, is converted at the output of the signal processor 3 into an analog composite video signal in black and white, which is also the output signal of the sensor itself.
Рассмотрим работу заявляемого датчика монохромного видеосигнала в составе телевизионно-компьютерной системы для панорамной охраны «день - ночь» [1] (см. фиг. 7), которая содержит на передающей стороне телевизионную камеру в позиции 4, состоящую из последовательно расположенных панорамного объектива 4-1, оптического блока 4-2 и двух датчиков телевизионного сигнала ДТС 4-3 и ДТС 4-4, причем в состав телевизионной камеры 4 также входит детектор 4-5 движения, блок 4-6 коммутации, выход которого является выходом «видео» (обозначен «LV») телевизионной камеры, последовательно соединенные селектор 4-7 синхроимпульсов и формирователь импульсов (ФИ) 4-9, последовательно соединенные первый пиковый детектор 4-8, блок 4-10 выборки-хранения и компаратор 4-11, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению Un, инвертор 4-12, элемент «И» 4-13, второй пиковый детектор 4-14, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4-15, формирователь 4-16 длительности накопления, одновибратор 4-17, элемент «ИЛИ» 4-18, первый RS-триггер 4-19 и второй RS-триггер 4-20, при этом управляющий вход блока 4-10 выборки-хранения подключен к первому выходу ФИ 4-9, второй выход которого подключен к управляющему входу первого пикового детектора 4-8; линию связи из пятижильного кабеля в позиции 5, а на приемной стороне - формирователь 6 сигнала тревоги и компьютер оператора в позиции 7, при этом в телевизионной камере выход «видео» (обозначен «LV1») ДТС 4-3, являющегося датчиком цветного сигнала изображения, подключен соответственно к входу селектора 4-7 синхроимпульсов, к информационному входу пикового детектора 4-8 и к первому информационному входу блока 4-6 коммутации, а выход «видео» (обозначен «LV2») ДТС 4-4, являющегося датчиком черно-белого сигнала изображения, подключен соответственно ко второму информационному входу блока 4-6 коммутации, к входу детектора 4-5 движения и к информационному входу пикового детектора 4-14, управляющий вход которого объединен с входом одновибратора 4-17 и входами «S» RS-триггеров 4-19 и 4-20 и подключен к выходу инвертора 4-12, который является выходом «сигнал регистрации движения» телевизионной камеры (обозначен «RM»), при этом выход детектора 4-5 движения подключен соответственно к входу инвертора 4-12 и к первому входу элемента «И» 4-13, второй вход которого подключен к выходу компаратора 4-11, причем выход пикового детектора 4-14 подключен к информационному входу АЦП 4-15, выход которого подключен к установочному входу формирователя 4-16, разрешающий вход которого подключен к выходу одновибратора 4-17, управляющий вход формирователя 4-16 подключен к инверсному выходу RS-триггера 4-19, тактовый вход формирователя 4-16 объединен с тактовым входом АЦП 4-15 и подключен к выходу «сигнал строчных синхроимпульсов» ДТС 4-4 (обозначен «HD out*), а выход формирователя 4-16 подключен к входу «R» RS-триггера 4-19 и соответственно к входу «сигнал накопления кадра» ДТС 4-4 (обозначен «F1*»), вход «сигнал запроса изображения» (обозначен «IRQ*») которого подключен к входу «R» RS-триггера 4-20, инверсный выход которого подключен к первому входу элемента «ИЛИ» 4-18, второй вход которого подключен к выходу одновибратора 4-17, а выход элемента «ИЛИ» 4-18 - к входу «выбор режима работы» ДТС 4-4 (обозначен «MS*), выход которого «сигнал готовности изображения» (обозначен «IRDY*) подключен к управляющему входу детектора 4-5 движения, при этом выходы ДТС 4-4, а именно выход «сигнал готовности изображения», выход «сигнал квитирования изображения» (обозначен «IACK»), которые являются и соответствующими выходами телевизионной камеры 4, подключены через жилы кабеля линии связи 5 к входам этих сигналов на компьютере 7 оператора, выход сигнала «IRQ*» которого подключен через жилу кабеля линии связи 5 к соответствующему входу телевизионной камеры 4 и к входу сигнала этого наименования для ДТС 4-4; выход видеосигнала «LV» с телевизионной камеры транслируется по жиле кабеля линии связи 5 на вход «видео» компьютера 7 оператора, а сигнал «RM» с выхода инвертора 4-12 телевизионной камеры 4 - на вход формирователя 6 сигнала тревоги.Consider the operation of the inventive monochrome video signal sensor as part of a television-computer system for day-night panoramic security [1] (see Fig. 7), which contains on the transmitting side a television camera in position 4, consisting of a sequentially located panoramic lens 4- 1, an optical unit 4-2 and two sensors of the television signal DTS 4-3 and DTS 4-4, and the motion camera 4-5 also includes a motion detector 4-5, a switching unit 4-6, the output of which is the output of the "video" ( indicated by “LV”) television camera ry, serially connected clock selector 4-7 and pulse former (FI) 4-9, serially connected first peak detector 4-8, sampling-storage unit 4-10 and comparator 4-11, the installation input of which is connected to a threshold voltage U n , inverter 4-12, element “I” 4-13, second peak detector 4-14, analog-to-digital converter (ADC) 4-15, driver 4-16 accumulation duration, one-shot 4-17, element “OR” 4- 18, the first RS-trigger 4-19 and the second RS-trigger 4-20, while the control input of the block 4-10 fetch-storage is connected to the first mu output FI 4-9, the second output of which is connected to the control input of the first peak detector 4-8; a communication line from a five-core cable at position 5, and on the receiving side there is an
Отметим, что заявляемый датчик монохромного видеосигнала выполняет в этой системе панорамной охраны «день - ночь» обязанности датчика телевизионного сигнала ДТС 4-4.Note that the inventive monochrome video signal sensor performs in this panoramic day-night security system the duties of a DTS 4-4 television signal sensor.
Выделим в работе охранной телевизионной системы три режима:We distinguish three modes in the operation of a security television system:
- «день» (режим 1);- “day” (mode 1);
- «ночь» (режим 2);- “night” (mode 2);
- «тревога» (режим 3, который может сопутствовать как режиму 1, так и режиму 2).- “alarm” (mode 3, which may accompany both
Согласно техническому решению [1] телевизионная камера 4 может работать в режиме «TV», обеспечивая по выходу «LV» в зависимости от времени суток формирование периодического цветного или черно-белого сигнала изображения в соответствии с телевизионным стандартом.According to the technical solution [1], the television camera 4 can operate in the "TV" mode, providing the output of the "LV" depending on the time of day, the formation of a periodic color or black and white image signal in accordance with the television standard.
Кроме этого, телевизионная камера может быть переведена в режим «MONOSHOT» - формирования однократного видеосигнала (снимка монохромного изображения) длительностью в один кадр прогрессивной развертки или в один полукадр чересстрочной развертки. Видеосигнал снимка, обладающий повышенной информативностью, записывается в память компьютера и может быть в любое время предоставлен в качестве доказательства произошедшего нарушения.In addition, the television camera can be switched to the “MONOSHOT” mode - the formation of a single video signal (monochrome image) with a duration of one progressive scan frame or one half-frame interlaced scan. The video signal of the image, which has increased information content, is recorded in the computer's memory and can be provided at any time as evidence of a violation.
Независимо от режима работы системы «кольцевое» оптическое изображение наблюдаемой сцены, формируемое панорамным объективом 4-1 на входе оптического блока 4-2, по оптическому пути: первая светоделительная грань призмы светоделителя, вторая светоделительная грань призмы светоделителя, спектроделительная грань призмы корректирующего светофильтра, вторая грань призмы корректирующего светофильтра проецируется в видимом спектральном диапазоне на фотомишень первого ДТС 4-3. Одновременно оптический кадр панорамного объектива 4-1 по другому оптическому пути: первая светоделительная грань призмы светоделителя, вторая светоделительная грань призмы светоделителя, третья грань призмы светоделителя во всем спектральном диапазоне (видимом и инфракрасном) проецируется на фотомишень второго ДТС 4-4. Следует отметить, что инфракрасная область спектра последнего оптического изображения дополнительно усиливается за счет светового потока, отраженного спектроделительной гранью призмы светофильтра 4-2-2 в направлении третьей грани призмы светоделителя 4-2-1.Regardless of the mode of operation of the system, the “circular” optical image of the observed scene, formed by the panoramic lens 4-1 at the input of the optical unit 4-2, along the optical path: the first beam-splitting face of the beam splitter prism, the second beam-splitting face of the beam splitter prism, the spectral splitting face of the corrective filter prism, the second the prism face of the corrective filter is projected in the visible spectral range onto the photo target of the first 4-3 DTS. At the same time, the optical frame of the panoramic lens 4-1 along a different optical path: the first beam-splitting face of the beam splitter prism, the second beam-splitting face of the beam splitter prism, the third face of the beam splitter prism in the entire spectral range (visible and infrared) is projected onto the photo target of the second DTS 4-4. It should be noted that the infrared region of the spectrum of the last optical image is further enhanced by the luminous flux reflected by the spectral splitting face of the prism of the filter 4-2-2 in the direction of the third face of the prism of the beam splitter 4-2-1.
При включении питания оба датчика телевизионного сигнала ДТС 4-3 и ДТС 4-4 по умолчанию начинают работать в режиме «TV».When you turn on the power, both sensors of the television signal DTS 4-3 and DTS 4-4 by default begin to work in the "TV" mode.
В результате фотоэлектрических преобразований на выходе «LV1» ДТС 4-3 формируется композитный цветной видеосигнал, а на выходе «LV2» ДТС 4-4 - композитный черно-белый видеосигнал сигнал в том же масштабе.As a result of photoelectric transformations, a composite color video signal is generated at the “LV1” DTS 4-3 output, and a composite black and white video signal at the same scale is output at the “LV2” DTS 4-4 output.
По монохромному видеосигналу с выхода «LV2» детектор 4-5 движения осуществляет слежение за обстановкой, выполняя межкадровое сравнение соседних кадров. В дальнейшем изложении воспользуемся эпюрами, приведенными на фиг. 7.Based on the monochrome video signal from the “LV2” output, the motion detector 4-5 monitors the situation, performing interframe comparison of neighboring frames. In the further discussion, we will use the diagrams shown in FIG. 7.
Селектор 4-7 выделяет из композитного цветного видеосигнала по выходу «LV1» строчные и кадровые синхроимпульсы, а ФИ 4-9 вырабатывает в пределах каждого кадрового гасящего импульса следующие с периодом Тк импульсы записи и сброса.Selector 4-7 extracts horizontal and frame sync pulses from the composite color video signal at the “LV1” output, and FI 4-9 generates the following recording and reset pulses within each frame blanking pulse with a period T to .
Пиковый детектор 4-8 с периодом Тк измеряет уровень видеосигнала с ДТС 4-3, блок 4-10 выборки-хранения запоминает его на время Тк, а компаратор 4-11 оценивает выходное напряжение блока 4-10, сравнивая его с пороговым напряжением Un.A peak detector 4-8 with a period of T k measures the level of a video signal from a TTP 4-3, the sampling and storage unit 4-10 stores it for the time T k , and a comparator 4-11 estimates the output voltage of a block 4-10 by comparing it with a threshold voltage U n .
В режиме «TV» на входе «выбор режима работы» («MS*») другого датчика - ДТС 4-4 устанавливается высокий уровень (логическая «1»). Отметим, что высокий логический уровень поддерживается на входе «сигнал накопления кадра» («FI*»), на входе «сигнал запроса изображения» («IRQ*) и на выходе «сигнал готовности изображения» («IRDY*»). Одновременно низкий логический уровень присутствует на выходе ДТС 4-4 - «сигнал квитирования изображения» («IACK») и на выходе инвертора 4-12 - «сигнал регистрации движения» («RM»).In the “TV” mode at the input “operation mode selection” (“MS * ”) of another sensor - DTS 4-4, a high level is set (logical “1”). Note that a high logic level is maintained at the input "frame accumulation signal"("FI * "), at the input "image request signal"("IRQ * ) and at the output" image ready signal "(" IRDY * "). At the same time, a low logic level is present at the output of the DTS 4-4 - “image acknowledgment signal” (“IACK”) and at the inverter 4-12 output - “motion registration signal” (“RM”).
Первый RS-триггер 4-19 и второй RS-триггер 4-20 находятся в состоянии «0». Поэтому на инверсном выходе RS-триггера 4-19 поддерживается логическая «1», а формирователь 4-16 заблокирован по управляющему входу высоким логическим уровнем и не считает строчные синхроимпульсы HD out*. На выходе «видео» («LV2») датчика ДТС 4-4 формируется композитный черно-белый видеосигнал по телевизионному стандарту.The first RS-trigger 4-19 and the second RS-trigger 4-20 are in the state "0". Therefore, the logic “1” is supported on the inverse output of the RS-flip-flop 4-19, and the shaper 4-16 is blocked at the control input by a high logic level and does not count horizontal sync pulses HD out * . At the “video” (“LV2”) output of the DTS 4-4 sensor, a composite black and white video signal is generated according to the television standard.
По монохромному видеосигналу с выхода «LV2» детектор 4-5 движения осуществляет слежение за обстановкой, выполняя межкадровое сравнение соседних кадров.Based on the monochrome video signal from the “LV2” output, the motion detector 4-5 monitors the situation, performing interframe comparison of neighboring frames.
Предположим, что телевизионная система работает в дневное время суток, т.е. в режиме «день» (в режиме «1»), а подвижные объекты в зоне контроля отсутствуют. Тогда компаратор 4-11 не изменяет своего состояния по выходу, поддерживая состояние логической «1», и сохраняется высокий уровень напряжения на выходе детектора 4-5 движения. Поэтому на выходе элемента «И» 4-13 тоже присутствует логическая «1», а на выход блока 4-6 коммутации, а, следовательно, и на выход «LV» телевизионной камеры, передается цветной композитный видеосигнал с ДТС 4-3.Suppose a television system operates in the daytime, i.e. in the "day" mode (in the "1" mode), and there are no moving objects in the control zone. Then, the comparator 4-11 does not change its state at the output, maintaining a logical “1” state, and a high voltage level at the output of the motion detector 4-5 is maintained. Therefore, at the output of the “And” element 4-13 there is also a logical “1”, and the composite color video signal from the DTS 4-3 is transmitted to the output of the switching unit 4-6, and, therefore, to the “LV” output of the television camera.
Цветной композитный видеосигнал с выхода «LV» транслируется по линии связи 5 на приемную сторону телевизионной системы, а далее поступает в компьютер 7 на плату видео.The color composite video signal from the “LV” output is transmitted via communication line 5 to the receiving side of the television system, and then it goes to computer 7 on the video card.
Приходящий на плату видео компьютера 7 «кольцевой» видеосигнал цветного изображения оцифровывается, а затем вводится (записывается) в блоки оперативной памяти. Далее реализуется преобразование выходного «кольцевого» кадра цветного изображения в соответствующие «прямоугольные» кадры путем считывания видеосигнала из оперативной памяти, причем число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношениюThe “ring” video signal of the color image arriving on the video card of computer 7 is digitized, and then it is input (recorded) into the blocks of RAM. Next, the conversion of the output “ring” frame of the color image into the corresponding “rectangular” frames is realized by reading the video signal from the main memory, and the number of “rectangular” frames corresponding to one current “ring” frame satisfies the relation
где γг - горизонтальный угол поля зрения в градусах наблюдаемого оператором изображения.where γ g is the horizontal angle of the field of view in degrees observed by the operator of the image.
Предположим, что при проектировании охранной телевизионной системы разработчиком заложено, что текущий угол поля зрения (γг) предъявляемого оператору панорамного изображения составляет 60° по горизонтали. Тогда по соотношению (3) «кольцевой» кадр должен соответствовать шести «прямоугольным» кадрам (n=6). Это означает, что имеем 6 условных областей в пространстве «кольцевого» кадра.Suppose that when designing a security television system, the developer has laid down that the current angle of view (γ g ) of the panoramic image presented to the operator is 60 ° horizontally. Then, according to relation (3), the “circular” frame should correspond to six “rectangular” frames (n = 6). This means that we have 6 conditional areas in the space of the "circular" frame.
Следовательно, каждый «кольцевой» кадр записи изображения конвертируется в 6 «прямоугольных» кадров, которые могут быть предложены в виде текущей последовательности оператору компьютера 7, ведущему мониторинг обстановки на охраняемой территории.Therefore, each “ring” image recording frame is converted into 6 “rectangular” frames, which can be offered as a current sequence to the computer operator 7, monitoring the situation in the protected area.
Пусть в момент t0 очередной результат межкадрового сравнения в детекторе 4-5 движения фиксирует появление нарушителя. Тогда на его выходе («RM*») появляется низкий уровень напряжения, а на выходе инвертора 4-12 - положительный перепад напряжения, который по линии связи 5 транслируется на вход формирователя 6. В результате на приемной стороне телевизионной системы обеспечивается звуковая и световая сигнализация тревоги.Let at the moment t 0 the next result of the interframe comparison in the motion detector 4-5 fixes the appearance of the intruder. Then, a low voltage level appears at its output (“RM * ”), and a positive voltage drop appears at the inverter 4-12 output, which is transmitted via a communication line 5 to the input of the former 6. As a result, sound and light alarms are provided on the receiving side of the television system anxiety.
Телевизионная система переходит в режим «1+3».The television system goes into "1 + 3" mode.
Одновременно в самой телевизионной камере 4 положительный перепад напряжения на выходе инвертора 4-12 переводит RS-триггеры 4-19 и 4-20 в состояние «1», выполняет сброс пикового детектора 4-14 и производит запуск одновибратора 4-17.At the same time, in the television camera 4 itself, the positive voltage drop at the output of the inverter 4-12 puts the RS-flip-flops 4-19 and 4-20 in the state "1", performs the reset of the peak detector 4-14 and starts the single-shot 4-17.
Одновибратор 4-17 формирует на выходе импульсный сигнал, длительность которого t0…t1 является интервалом разрешения операции предварительной записи-установки числа в счетчики формирователя 4-16.The single-vibrator 4-17 generates a pulse signal at the output, the duration of which t 0 ... t 1 is the resolution interval of the operation of preliminary recording-setting the number in the counters of the shaper 4-16.
В течение интервала t0…t1 пиковый детектор 4-14 измеряет текущее значение видеосигнала. Постоянное напряжение с выхода пикового детектора 4-14 преобразуется далее в АЦП 4-15 из аналоговой формы в цифровую и подается на установочные входы счетчиков формирователя 4-16.During the interval t 0 ... t 1, peak detector 4-14 measures the current value of the video signal. The constant voltage from the output of the peak detector 4-14 is further converted to an ADC 4-15 from an analog form into a digital one and applied to the setup inputs of the counters of the former 4-16.
К моменту t1 (см. фиг. 8) запись-установка этого числа в счетчики формирователя 4-16 должна закончиться.By the time t 1 (see Fig. 8), the record-setting of this number in the counters of the shaper 4-16 should end.
Необходимо отметить также, что, начиная с момента t0, блок 4-6 коммутации уже передает на выход видеосигнал «LV2» от датчика ДТС 4-4.It should also be noted that, starting from the moment t 0 , the switching unit 4-6 already transmits the “LV2” video signal from the DTS 4-4 sensor to the output.
Начиная же с момента t1, на выходе элемента «ИЛИ» 4-18, а следовательно, и на входе «MS*» датчика ДС 4-4 устанавливается уровень логического «0».Starting from the moment t 1 , at the output of the "OR" element 4-18, and therefore at the input "MS * " of the DS 4-4 sensor, the logic level is set to "0".
Поэтому телевизионная камера 4, начиная с момента t1, переходит в из режима «TV» в режим «MONOSHOT». Дополнительно отметим, что с момента t0 на управляющем входе формирователя 4-16 присутствует низкий логический уровень, т.е. блокировка по этому входу снята.Therefore, the television camera 4, starting from the moment t 1 , switches from the “TV” mode to the “MONOSHOT” mode. Additionally, we note that from the moment t 0 , a low logic level is present at the control input of the shaper 4-16, i.e. the lock on this input is released.
Счетчики формирователя 4-16 подсчитывают приращение данных, а на его выходе, начиная с момента t1, устанавливается низкий логический уровень. Поэтому датчик ДТС 4-4 переходит в состояние накопления информационных зарядов в зависимости от освещенности зоны контроля во всем спектральном диапазоне.The counters of the shaper 4-16 calculate the increment of the data, and at its output, starting from the moment t 1 , a low logic level is set. Therefore, the DTS 4-4 sensor goes into the state of accumulation of information charges depending on the illumination of the control zone in the entire spectral range.
Монохромный сигнал изображения «кольцевого» фотоприемника 1 имеет линейную шкалу уровня в зависимости от освещенности (γ=1), и предполагается, что по этому выходу «видео» исключено воздействие автоматической регулировки усиления (АРУ).The monochrome image signal of the “ring”
Отметим, что эти признаки являются совершенно необходимым условием для предлагаемого решения телевизионной системы.Note that these signs are absolutely necessary for the proposed solution to the television system.
Длительность накопления в датчике ДТС 4-4 устанавливается оптимальной по критерию максимума отношения сигнал/шум для видеосигнала выполняемого снимка изображения, что достигается предварительной калибровкой телевизионной камеры.The accumulation duration in the DTS 4-4 sensor is set optimal by the criterion of the maximum signal to noise ratio for the video signal of the image taken, which is achieved by preliminary calibration of the television camera.
Если нарушение в охраняемой зоне происходит ночью, то телевизионная система в режиме «2+3» работает аналогично, отличаясь только тем, что длительность накопления в датчике ДТС 4-4 в ночное время суток будет заведомо больше, чем в дневное время.If the violation in the protected area occurs at night, then the television system in the “2 + 3” mode works similarly, differing only in that the accumulation time in the DTS 4-4 sensor at night will obviously be longer than in the daytime.
После окончания накопления зарядов в датчике ДС 4-4 (см. момент t2 на фиг. 8а) производится сброс счетчиков формирователя 4-15 и установка RS-триггера 4-19 в состояние «0», а, следовательно, возобновление блокировки формирователя 4-16 по управляющему входу.After the accumulation of charges in the DS sensor 4-4 (see moment t 2 in Fig. 8a), the shapers counters 4-15 are reset and the RS flip-flop 4-19 is set to the state “0”, and, therefore, the shaper is locked again 4 -16 at the control input.
В счетчиках формирователя 4-16 устанавливается нулевое число, а датчик ДТС 4-4 переходит в состояние «ненакопления», т.к. на его входе «FI*», начиная с этого момента, формируется высокий логический уровень.In the counters of the shaper 4-16, a zero number is set, and the DTS 4-4 sensor goes into the "non-accumulation" state, because at its input “FI * ”, starting from this moment, a high logical level is formed.
Далее на фотозатвор ДТС 4-4 кратковременно подается высокий уровень напряжения, разрешающий перенос зарядов из всех «кольцевых» строк, участвовавших в накоплении, в экранированные от света пиксельные линейки, расположенные на той же мишени. Поэтому перенесенные заряды накопленного кадра могут храниться там достаточно продолжительное время.Next, a high voltage level is applied to the DTS 4-4 photo-shutter for a short time, allowing the transfer of charges from all the “ring” lines participating in the accumulation to the pixel rulers shielded from light located on the same target. Therefore, the transferred charges of the accumulated frame can be stored there for a sufficiently long time.
Если время переноса зарядов составляет величину τ1, то после его завершения на выходе «IRDY*» датчика ДТС 4-4 будет сформирован одиночный импульс (см. фиг. 8б) - сигнал готовности изображения.If the charge transfer time is τ 1 , then after its completion, a single pulse will be generated at the output “IRDY * ” of the DTS 4-4 sensor (see Fig. 8b) - an image ready signal.
Этот сигнал по линии связи 5 транслируется на приемную сторону телевизионной системы и поступает в компьютер 7. В компьютере с задержкой τ2, установленной в блоке сопряжения интерфейса платы видео, вырабатывается выходной сигнал запроса изображения (см. фиг. 8г), который по линии связи 5 поступает на вход «IRQ* датчика ДТС 4-4 телевизионной камеры 1.This signal is transmitted through the communication line 5 to the receiving side of the television system and transmitted to the computer 7. In the computer with a delay of τ 2 installed in the interface unit of the video card interface, an image request output signal is generated (see Fig. 8d), which is transmitted via the communication line 5 is fed to the input "IRQ * sensor TPA 4-4
Далее, когда низкий уровень в сигнале запроса изображения совпадает с окончанием ближайшего строчного синхроимпульса (см. момент t3, на фиг. 8в), начинается считывание зарядового рельефа информационного кадра, которое продолжается в течение интервала t3…t4. В результате на выходе «видео» («LV2») ДТС 4-4, а, следовательно, и на выходе «видео» («LV») телевизионной камеры 4 формируется видеосигнал одиночного кадра (см. фиг. 8е). Отметим, что длительность этого сигнала с учетом кадрового гасящего импульса составляет Тк и соответствует периоду полукадров по телевизионному стандарту.Further, when the low level in the image request signal coincides with the end of the nearest horizontal sync pulse (see time t 3 , in Fig. 8c), the charge relief of the information frame begins to read, which continues during the interval t 3 ... t 4 . As a result, at the output of the “video” (“LV2”) TPA 4-4, and, therefore, at the output of the “video” (“LV”) of the television camera 4, a single-frame video signal is generated (see Fig. 8f). Note that the duration of this signal, taking into account the blanking frame pulse, is T k and corresponds to the half-frame period according to the television standard.
Параллельно с видеосигналом одиночного кадра на выходе «IACK» ДТС 4-4 вырабатывается одиночный положительный импульс - сигнал квитирования (подтверждения) изображения (см. фиг. 8д), длительность которого составляет интервал (t3…t4).In parallel with the video signal of a single frame, a single positive impulse is generated at the IACK output of the DTS 4-4 - an acknowledgment signal (confirmation) of the image (see Fig. 8e), the duration of which is the interval (t 3 ... t 4 ).
Далее сигналы «LV» и «IACK» транслируются по линии связи 5 на приемную сторону телевизионной системы, а там поступают на плату видео компьютера 7 оператора.Further, the signals “LV” and “IACK” are transmitted via communication line 5 to the receiving side of the television system, and there they go to the video card of the operator’s computer 7.
Приходящий сигнал «IACK» обеспечивает автоматический переход в работающей компьютерной программе в закладку «Снимок». Поэтому в интервале (t3…t4) выполняется запись «кольцевого» монохромного видеосигнала одиночного кадра («LV») в оперативную память компьютера. Далее аналогично выполняется преобразование одиночного «кольцевого» кадра в 6 «прямоугольных» кадров и их сохранение в папке компьютерной памяти.The incoming signal "IACK" provides an automatic transition in a running computer program to the "Snapshot" tab. Therefore, in the interval (t 3 ... t 4 ), the “ring” monochrome video signal of a single frame (“LV”) is recorded in the computer’s RAM. Next, the conversion of a single "ring" frame into 6 "rectangular" frames and saving them in a computer memory folder is performed similarly.
Добавим к этому, что в телевизионной камере 4 в момент t5 (см. фиг. 8г) низкий уровень в сигнале «IRQ* заканчивается. Возникающий положительный перепад напряжения устанавливает RS-триггер 4-20 в состояние «0». В результате высокий логический уровень напряжения поддерживается на входе «MS*» ДТС 4-4, а телевизионная камера 4 из режима «MONOSHOT»возвращается в режим «TV».Add to this that in the television camera 4 at the time t 5 (see Fig. 8d) the low level in the signal “IRQ * ends. The resulting positive voltage drop sets the RS-trigger 4-20 in the state "0". As a result, a high logical voltage level is maintained at the “MS * ” input of the DTS 4-4, and the television camera 4 from the “MONOSHOT” mode returns to the “TV” mode.
Отметим, что в момент t6 возникающий положительный перепад напряжения в сигнале «IRDY*» (см. фиг. 8б) осуществляет сброс тревоги в детекторе 4-5 движение, восстанавливая уровень логической «1» на его выходе.Note that at time t 6 the resulting positive voltage drop in the “IRDY * ” signal (see Fig. 8b) resets the alarm in the motion detector 4-5, restoring the logical level “1” at its output.
В результате телевизионная система переходит из режима работы «2+3» в режим «2».As a result, the television system switches from the “2 + 3” operating mode to the “2” mode.
Если затем в результате суточного перехода «ночь - день» освещенность на объекте увеличится, то телевизионно-компьютерная система автоматически вновь перейдет из режима «2» в режим «1».If then, as a result of the daily night-day transition, the illumination at the facility increases, the television-computer system will automatically switch back from mode “2” to mode “1”.
Техническим результатом заявляемого монохромного датчика видеосигнала для этой системы можно считать получение одинакового показателя четкости черно-белого изображения по всему пространству «кольцевого» кадра как в режиме «TV», так и в режиме «MONOSHOT».The technical result of the inventive monochrome video sensor for this system can be considered to obtain the same clarity of black and white image over the entire space of the "ring" frame both in the "TV" mode, and in the "MONOSHOT" mode.
В настоящее время все элементы структурной схемы устройства датчика монохромного видеосигнала освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью.Currently, all elements of the block diagram of the monochrome video sensor device are mastered or can be mastered by domestic industry.
Поэтому следует считать изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.Therefore, the invention should be considered consistent with the requirement of industrial applicability.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Патент РФ №2565064, МПК G08B 13/196. Устройство телевизионно-компьютерной системы для панорамной охраны «день - ночь» / В.М. Смелков // Б.И. - 2015. - №29.1. RF patent No. 2565064, IPC G08B 13/196. The device of a television-computer system for panoramic protection "day - night" / V.M. Smelkov // B.I. - 2015. - No. 29.
2. Хромов Л.И., Лебедев Н.В., Цыцулин А.К., Куликов А.Н. Твердотельное телевидение. – М.: Радио и связь, 1986.2. Khromov L.I., Lebedev N.V., Tsytsulin A.K., Kulikov A.N. Solid state television. - M.: Radio and Communications, 1986.
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. Цыцулин А.К. Телевидение и космос: Учебное пособие. / Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2003.4. Tsytsulin A.K. Television and Space: A Study Guide. / Publishing house SPbGETU "LETI", 2003.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016105021A RU2611425C1 (en) | 2016-02-15 | 2016-02-15 | Sensor device of monochrome video signal for tv-computer system of panoramic protection "day - night" |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016105021A RU2611425C1 (en) | 2016-02-15 | 2016-02-15 | Sensor device of monochrome video signal for tv-computer system of panoramic protection "day - night" |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2611425C1 true RU2611425C1 (en) | 2017-02-22 |
Family
ID=58458995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016105021A RU2611425C1 (en) | 2016-02-15 | 2016-02-15 | Sensor device of monochrome video signal for tv-computer system of panoramic protection "day - night" |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2611425C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0245998A3 (en) * | 1986-05-16 | 1989-12-06 | THE GENERAL ELECTRIC COMPANY, p.l.c. | Image sensors |
| US5040057A (en) * | 1990-08-13 | 1991-08-13 | Picker International, Inc. | Multi-mode TDI/raster-scan television camera system |
| US5920337A (en) * | 1994-12-27 | 1999-07-06 | Siemens Corporate Research, Inc. | Omnidirectional visual image detector and processor |
| US20140085518A1 (en) * | 2012-09-26 | 2014-03-27 | Teledyne Dalsa Inc. | Cmos tdi image sensor with rolling shutter pixels |
| US8964088B2 (en) * | 2011-09-28 | 2015-02-24 | Semiconductor Components Industries, Llc | Time-delay-and-integrate image sensors having variable intergration times |
| 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 |
-
2016
- 2016-02-15 RU RU2016105021A patent/RU2611425C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0245998A3 (en) * | 1986-05-16 | 1989-12-06 | THE GENERAL ELECTRIC COMPANY, p.l.c. | Image sensors |
| US5040057A (en) * | 1990-08-13 | 1991-08-13 | Picker International, Inc. | Multi-mode TDI/raster-scan television camera system |
| US5920337A (en) * | 1994-12-27 | 1999-07-06 | Siemens Corporate Research, Inc. | Omnidirectional visual image detector and processor |
| US8964088B2 (en) * | 2011-09-28 | 2015-02-24 | Semiconductor Components Industries, Llc | Time-delay-and-integrate image sensors having variable intergration times |
| US20140085518A1 (en) * | 2012-09-26 | 2014-03-27 | Teledyne Dalsa Inc. | Cmos tdi image sensor with rolling shutter pixels |
| 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 | |
| CN112995545B (en) | Multi-sensor high dynamic range imaging | |
| RU2706011C1 (en) | Panoramic television surveillance computer system device | |
| RU2665695C1 (en) | Computer system device for panoramic television surveillance | |
| RU2633758C1 (en) | Hypersensitive television camera for panoramic computer vision system | |
| RU2723640C1 (en) | High-resolution panorama television surveillance computer system device | |
| RU2611425C1 (en) | Sensor device of monochrome video signal for tv-computer system of panoramic protection "day - night" | |
| RU2640756C1 (en) | Computer system device for television circular review of internal surface of large diameter pipes and pipelines | |
| RU2447511C1 (en) | Security television system "day-night" | |
| RU2611426C1 (en) | Videosignal sensor of primary colours for panoramic television surveillance of colour images | |
| RU2530879C1 (en) | Device for panoramic television surveillance "day-night" | |
| 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 | |
| RU2611424C1 (en) | Method of forming videosignal in "ring" photodetector for computer system of panoramic television surveillance | |
| RU2675245C1 (en) | Device of annular photodetector for panoramic television-computer scanning of color image | |
| RU2641287C1 (en) | Television camera of colour image for panoramic computer scanning | |
| RU2565064C1 (en) | Television-computer system device for panoramic "day-night" security | |
| RU2625164C1 (en) | Computer system device for panoramic television observation | |
| RU2631828C1 (en) | Computer system of panoramic television observation | |
| RU2641284C1 (en) | Television camera of colour image for panoramic computer observation | |
| RU2501090C1 (en) | Security television system | |
| RU2611423C1 (en) | Sensor device of digital monochrome videosignal for television camera of panoramic observation "day - night" | |
| RU2621664C1 (en) | Videosignal sensor of primary colours for panoramic television surveillance of colour images |