RU2657456C1 - Method of forming a video signal in a “ring”; photosensor for computer system of panoramic television observation under conditions of complex lighting and / or complex brightness of objects - Google Patents
Method of forming a video signal in a “ring”; photosensor for computer system of panoramic television observation under conditions of complex lighting and / or complex brightness of objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657456C1 RU2657456C1 RU2017129313A RU2017129313A RU2657456C1 RU 2657456 C1 RU2657456 C1 RU 2657456C1 RU 2017129313 A RU2017129313 A RU 2017129313A RU 2017129313 A RU2017129313 A RU 2017129313A RU 2657456 C1 RU2657456 C1 RU 2657456C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ring
- photodetector
- image
- television camera
- video signal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N7/00—Television systems
Abstract
Description
Изобретение относится к телевизионно-компьютерной технике и ориентировано на использование в телевизионных камерах панорамного наблюдения, которые выполнены на базе «кольцевых» телевизионных сенсоров по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС) и предназначены для работы в условиях, когда объекты контроля существенно различаются друг от друга по освещенности и/или яркости. Эти камеры осуществляют одновременно круговой обзор обстановки в области, близкой к полусфере, т.е. в пространственном угле 360 градусов по азимуту и десятки градусов по углу места.The invention relates to a television-computer equipment and is focused on the use of panoramic cameras in television cameras, which are made on the basis of "ring" television sensors using charge-coupled device (CCD) technology and are designed to operate in conditions where the objects of control differ significantly from each other by illumination and / or brightness. These cameras simultaneously perform a circular overview of the situation in the region close to the hemisphere, i.e. in a spatial angle of 360 degrees in azimuth and tens of degrees in elevation.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать способ формирования видеосигнала в «кольцевом» фотоприемнике для компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения [1], заключающийся в том, что устанавливают телевизионную камеру в фиксированное положение, осуществляют захват оптического изображения в телевизионной камере с угловым полем в пространстве предметов 360° по азимуту, в «кольцевом» фотоприемнике телевизионной камеры, выполненном по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС), который имеет кристалл в виде кругового кольца и содержит в его пределах «кольцевую» фотоприемную область (мишень), «кольцевую» секцию памяти и «кольцевой» регистр сдвига, заканчивающийся блоком преобразования «заряд - напряжение» (БПЗН) с организацией «плавающая диффузия», при этом линейки светочувствительных элементов мишени и линейки экранированных от света элементов секции памяти расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии и расположенному там «кольцевому» регистру сдвига, а число элементов в каждой «кольцевой» строке мишени и в каждой «кольцевой» строке секции памяти равно числу элементов в «кольцевом» регистре сдвига, причем всю площадь мишени фотоприемника занимают линейки светочувствительных элементов, которые непосредственно и последовательно связаны зарядовой связью с линейками элементов секции памяти, а площадь светочувствительных элементов от строки к строке различна, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии до максимальной величины, не превышающей площадь элемента секции памяти; накапливают зарядовое изображение информационного кадра на светочувствительных элементах мишени в соответствии с управляющим напряжением для автоматической регулировки времени накопления (АРВН) фотоприемника, причем отсчет величины управляющего напряжения выполняют в пределах всей мишени, осуществляют «кольцевую» развертку зарядового изображения на мишени с последующим поэлементным считыванием зарядовых пакетов в «кольцевом» регистре сдвига и формированием на выходе БПЗН напряжения аналогового сигнала изображения наблюдаемого пространства, причем в процессе получения видеосигнала сенсора управляют площадью считывающей апертуры за счет того, что от строки к строке перестраивают (изменяют) период управляющих импульсов Tr (импульсов сброса) для БПЗН по соотношению:The closest in technical essence to the claimed invention should be considered a method of generating a video signal in a "ring" photodetector for a computer system for panoramic television surveillance [1], which consists in installing the television camera in a fixed position, capturing an optical image in a television camera with an angular field in the space of objects 360 ° in azimuth, in the "ring" photodetector of a television camera made by the technology of charge-coupled devices (CCD), cat The second one has a crystal in the form of a circular ring and contains within it a “ring” photodetector region (target), a “ring” memory section, and a “ring” shift register ending with a charge-voltage conversion unit (ChVR) with floating diffusion organization wherein the lines of the photosensitive elements of the target and the lines 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 “ring” shift register located there ha, and the number of elements in each “ring” line of the target and in each “ring” line of the memory section is equal to the number of elements in the “ring” shift register, and the entire area of the photodetector target is occupied by lines of photosensitive elements that are directly and sequentially connected by charge communication with the lines elements of the memory section, and the area of the photosensitive elements from row to row is different, increasing as you move to the outer periphery to a maximum value not exceeding the area of the element of the memory section; accumulate a charge image of the information frame on the photosensitive elements of the target in accordance with the control voltage for automatically adjusting the accumulation time (ARVN) of the photodetector, and the control voltage is counted throughout the target, a “ring” scan of the charge image is carried out on the target, followed by element-wise reading of the charge packets in the “circular” shift register and the formation of the voltage of the analog image signal at the output of the SPS space, and in the process of obtaining video control area sensor reading aperture by the fact that from row to row rearrange (change) between the control pulses T r (reset pulse) for BPZN 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 отношению:n m is a coefficient, an integer whose value for the current read line in the "ring" photodetector is equal to the ratio:
где Δ1 и Δm - соответственно площадь светочувствительного элемента для первой и текущей строк считывания в «кольцевом» фотоприемнике, обеспечивая одинаковую величину площади считывающей апертуры в пределах всего «кольцевого» растра фотоприемника; регулируют коэффициент усиления видеотракта для аналогового видеосигнала в соответствии с управляющим напряжением автоматической регулировки усиления (АРУ), используя тот же отсчет величины управляющего напряжения, что и для АРВН, преобразуют аналоговый видеосигнал в цифровой видеосигнал, передают видеосигнал телевизионной камеры по интерфейсу в компьютер оператора, который является сервером для компьютера местного пользователя и для компьютера удаленного пользователя в сети Интернет, при этом в компьютере оператора кольцевое телевизионное изображение преобразуют в обычное изображение, причем один текущий «кольцевой» кадр считывают из памяти сервера при помощи k «прямоугольных» кадров, число которых удовлетворяет соотношению: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, providing the same size of the reading aperture area within the entire "ring" raster of the photodetector; adjust the gain of the video path for the analog video signal in accordance with the control voltage of the automatic gain control (AGC), using the same control voltage reading as for the AVRN, convert the analog video signal to a digital video signal, transmit the video signal of the television camera through the interface to the operator’s computer, which is a server for the local user computer and for the remote user computer on the Internet, while in the operator’s computer the ring tel Viziona image is converted into an ordinary image, wherein one current "ring" frame is read from the server memory using k «rectangular" frames, the number of which satisfies the relationship:
где 
Способ формирования видеосигнала прототипа [1] обеспечивает в «кольцевом» растре аналогового видеосигнала фотоприемника выравнивание разрешающей способности изображения, которое с аналогичным результатом реализуется и для «прямоугольных» кадров наблюдения, предлагаемых операторам-пользователям. Очевидным достоинством способа формирования видеосигнала прототипа [1] является и возможность экспонирования мишени со стороны подложки его кристалла для повышения чувствительности сенсора.The prototype video signal generation method [1] provides an equalization of the image resolution in the “ring” raster of the analog video signal of the photodetector, which is realized with the same result for the “rectangular” observation frames offered to user operators. An obvious advantage of the prototype video signal generation method [1] is the possibility of exposing the target from the side of its crystal substrate to increase the sensitivity of the sensor.
Недостаток способа формирования видеосигнала в прототипе - ограниченная чувствительность отдельных «прямоугольных» кадров, регистрируемых при низкой освещенности (яркости) соответствующих фрагментов панорамного изображения.The disadvantage of the method of generating a video signal in the prototype is the limited sensitivity of individual "rectangular" frames recorded at low light (brightness) of the corresponding fragments of the panoramic image.
Задачей изобретения является повышение чувствительности этих отдельных «прямоугольных» кадров, регистрируемых при низкой освещенности (яркости) соответствующих фрагментов панорамного изображения, путем увеличения для них времени накопления фотоприемника и коэффициента усиления видеотракта телевизионной камеры.The objective of the invention is to increase the sensitivity of these individual "rectangular" frames recorded at low illumination (brightness) of the corresponding fragments of the panoramic image by increasing the accumulation time of the photodetector for them and the gain of the video path of the television camera.
Поставленная задача в заявляемом способе формирования видеосигнала в «кольцевом» фотоприемнике для компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения решается тем, что устанавливают телевизионную камеру в фиксированное положение, осуществляют захват оптического изображения в телевизионной камере с угловым полем в пространстве предметов 360° по азимуту, в «кольцевом» фотоприемнике телевизионной камеры, выполненном по технологии ПЗС, который имеет кристалл в виде кругового кольца и содержит в его пределах «кольцевую» мишень, «кольцевую» секцию памяти и «кольцевой» регистр сдвига, заканчивающийся БПЗН с организацией «плавающая диффузия», при этом линейки светочувствительных элементов мишени и линейки экранированных от света элементов секции памяти расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии и расположенному там «кольцевому» регистру сдвига, а число элементов в каждой «кольцевой» строке мишени и в каждой «кольцевой» строке секции памяти равно числу элементов в «кольцевом» регистре сдвига, причем всю площадь мишени фотоприемника занимают линейки светочувствительных элементов, которые непосредственно и последовательно связаны зарядовой связью с линейками элементов секции памяти, а площадь светочувствительных элементов от строки к строке различна, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии до максимальной величины, не превышающей площадь элемента секции памяти; накапливают зарядовое изображение информационного кадра на светочувствительных элементах мишени в соответствии с управляющим напряжением для АРВН фотоприемника, причем отсчет величины управляющего напряжения выполняют в пределах всей мишени, осуществляют «кольцевую» развертку зарядового изображения на мишени с последующим поэлементным считыванием зарядовых пакетов в «кольцевом» регистре сдвига и формированием на выходе БПЗН напряжения аналогового сигнала изображения наблюдаемого пространства, причем в процессе получения видеосигнала сенсора управляют площадью считывающей апертуры за счет того, что от строки к строке изменяют период управляющих импульсов для БПЗН по соотношению (1) и при условии (2), обеспечивая одинаковую величину площади считывающей апертуры в пределах всего «кольцевого» растра фотоприемника; регулируют коэффициент усиления видеотракта для аналогового видеосигнала в соответствии с управляющим напряжением АРУ, используя тот же отсчет величины управляющего напряжения, что и для АРВН, преобразуют аналоговый видеосигнал в цифровой видеосигнал, передают видеосигнал телевизионной камеры по интерфейсу в компьютер оператора, который является сервером для компьютера местного пользователя и для компьютера удаленного пользователя в сети Интернет, при этом в компьютере оператора кольцевое телевизионное изображение преобразуют в обычное изображение, причем один текущий «кольцевой» кадр считывают из памяти сервера при помощи k «прямоугольных» кадров, число которых удовлетворяет соотношению (3), отличающийся тем, что оператор компьютера (сервера) оценивает по параметру «чувствительность» изображения получаемых k «прямоугольных» кадров, а по этой оценке направляет в телевизионную камеру команду для формирования нового отсчета величины управляющего напряжения АРВН и АРУ применительно к выбранному соответствующему участку «кольцевой» мишени с пониженной освещенностью (яркостью), обеспечивая повышенное время накопления фотоприемника и повышенный коэффициент усиления видеотракта телевизионной камеры для нового «кольцевого» кадра изображения.The problem in the inventive method of generating a video signal in a "ring" photodetector for a computer system for panoramic television surveillance is solved by installing a television camera in a fixed position, capture an optical image in a television camera with an angular field in the space of objects 360 ° in azimuth, in the "ring" "A photodetector of a television camera made by CCD technology, which has a crystal in the form of a circular ring and contains within it a" ring "target, The “ring” section of memory and the “ring” shift register ending with CPS with the organization of “floating diffusion”, while the lines of photosensitive elements of the target and the lines 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 located there the “circular” shift register, and the number of elements in each “circular” line of the target and in each “circular” line of the memory section is equal to the number of elements in the “circular” shift register, etc. than the entire target area of the photodetector is occupied by lines of photosensitive elements that are directly and sequentially connected by charge communication with the lines of elements of the memory section, and the area of the photosensitive elements from line to line is different, increasing as it moves to the outer periphery to a maximum value not exceeding the area of the element of the memory section ; accumulate a charge image of the information frame on the photosensitive elements of the target in accordance with the control voltage for the ARVN photodetector, and the control voltage is measured throughout the entire target, a “ring” scan of the charge image on the target is carried out, followed by element-wise reading of the charge packets in the “ring” shift register and the formation of the voltage of the analog signal of the image of the observed space at the output of the SPSL, and in the process of obtaining video the sensor signal is controlled by the area of the reading aperture due to the fact that the period of control pulses for the SPS is changed from line to line by the relation (1) and under condition (2), providing the same value of the area of the reading aperture within the entire "ring" raster of the photodetector; adjust the gain of the video path for the analog video signal in accordance with the control voltage of the AGC, using the same control voltage reading as for the ARVN, convert the analog video signal to a digital video signal, transmit the video signal of the television camera via the interface to the operator’s computer, which is the server for the local computer user and for the computer of a remote user on the Internet, while in the operator’s computer, the ring television image is converted into a batch image, and one current “circular” frame is read from the server’s memory using k “rectangular” frames, the number of which satisfies relation (3), characterized in that the computer (server) operator evaluates the resulting k “rectangular” images using the “sensitivity” parameter »Frames, and according to this assessment sends a command to the television camera to form a new reference for the control voltage of the ARVN and AGC as applied to the selected corresponding section of the“ ring ”target with low light (brightness), providing increased accumulation time of the photodetector and increased gain of the video path of the television camera for a new “ring” image frame.
Совокупность известных и новых признаков для заявляемого способа не известна из уровня техники, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизны.The combination of known and new features for the proposed method is not known from the prior art, therefore, the proposed technical solution meets the criterion of novelty.
Согласно заявляемому способу повышение чувствительности отдельных «прямоугольных» кадров видеосигнала выполняется применительно к «кольцевому» фотоприемнику, т.е. оно реализуется в «кольцевом» растре телевизионного изображения.According to the claimed method, increasing the sensitivity of individual "rectangular" frames of the video signal is performed in relation to the "ring" photodetector, i.e. it is implemented in a “ring” raster of a television image.
Поэтому данное техническое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.Therefore, this technical solution meets the criterion of the presence of an inventive step.
На фиг. 1 приведена структурная схема компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения, реализующей заявляемый способ формирования видеосигнала в «кольцевом» фотоприемнике; на фиг. 2 - схемотехническая организация «кольцевого» фотоприемника на ПЗС; на фиг. 3 – структурная схема этой телевизионной камеры из состава компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения; на фиг. 4, по данным [2], представлена фотография изображения, полученного при помощи отечественного панорамного зеркально-линзового объектива; на фиг. 5 показано положение областей фотометрирования зарядового рельефа для шести формируемых «прямоугольных» кадров (k=6) на мишени «кольцевого» фотоприемника в условиях ее сложной освещенности и/или яркости; на фиг. 6б)-6г) относительно временного положения гасящего импульса строк, показанного на фиг. 6а), приведены эпюры управляющих сигналов для получения необходимых «окон» фотометрирования; на фиг. 7 - функциональная схема, поясняющая организацию в телевизионной камере этого процесса фотометрирования для АРВН.In FIG. 1 shows a structural diagram of a computer system for panoramic television surveillance that implements the inventive method of generating a video signal in a "ring" photodetector; in FIG. 2 - circuitry organization of the "ring" photodetector at the CCD; in FIG. 3 is a structural diagram of this television camera from a computer system for panoramic television surveillance; in FIG. 4, according to [2], a photograph of an image obtained using a domestic panoramic mirror-lens lens is presented; in FIG. Figure 5 shows the position of the regions of photometry of the charge relief for six formed "rectangular" frames (k = 6) on the target of the "ring" photodetector under conditions of its complex illumination and / or brightness; in FIG. 6b) -6d) with respect to the temporary position of the blanking pulse of the rows shown in FIG. 6a), plots of control signals are given for obtaining the necessary “windows” of photometrics; in FIG. 7 is a functional diagram explaining the organization in a television camera of this photometric process for ARVN.
Устройство на фиг. 1 содержит телевизионную камеру 1, компьютер оператора 2 в качестве сервера, роутер (российское название прибора - маршрутизатор) в позиции 3, компьютер 4 локального пользователя для работы в локальной сети, модем 5 для передачи видеосигнала в сеть Интернет и компьютер 6 удаленного пользователя для получения видеоинформации из «облака» Интернета.The device of FIG. 1 contains a television camera 1, an operator’s computer 2 as a server, a router (Russian name of the device is a router) in
Телевизионная камера 1 (см. фиг. 3), как и для прототипа [1], содержит последовательно расположенные и оптически связанные панорамный объектив 1-1 и «кольцевой» фотоприемника 1-2, а также блок 1-3 «кольцевой» развертки видеосигнала и формирования апертуры, сигнальный процессор 1-4 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1-5. Блок 1-3 телевизионной камеры состоит из временного контроллера 1-3-1, первого преобразователя уровней (ПУ) 1-3-2, второго ПУ 1-3-3, третьего ПУ 1-3-4 и четвертого ПУ 1-3-5. Выход АЦП 1-5 является выходом телевизионной камеры (выходом ЦТС).The television camera 1 (see Fig. 3), as for the prototype [1], contains sequentially located and optically connected panoramic lens 1-1 and the "ring" photodetector 1-2, as well as the block 1-3 "ring" scan video and the formation of the aperture, the signal processor 1-4 and the analog-to-digital converter (ADC) 1-5. Block 1-3 of the television camera consists of a temporary controller 1-3-1, the first level converter (PU) 1-3-2, the second PU 1-3-3, the third PU 1-3-4 and the fourth PU 1-3- 5. The output of the ADC 1-5 is the output of the television camera (the output of the DSP).
Отметим, что по входу «Импульсы сброса» сенсора, как и в прототипе [1], осуществляется управление площадью считывающей апертуры для получения ее одинакового показателя по всему «кольцевому» растру. Это гарантирует одинаковую чувствительность для всех элементов (пикселов) мишени, а также эквивалентно реализации одних и тех же пространственных зазоров между соседними пикселами мишени.Note that at the input “Reset pulses” of the sensor, as in the prototype [1], the area of the reading aperture is controlled to obtain its identical indicator throughout the “ring” raster. This guarantees the same sensitivity for all elements (pixels) of the target, and is also equivalent to the realization of the same spatial gaps between adjacent pixels of the target.
На вход телевизионной камеры 1, а далее транзитом на временной контроллер 1-3-1 подается код команды управления от компьютера 2 оператора. Этот код определяет выбранную область фотометрирования мишени «кольцевого» сенсора 1-2 - «окно», в пределах которого выполняется оценка зарядового рельефа при помощи АРВН и АРУ применительно к формируемым в сервере 2 «прямоугольным» кадрам. Допустим, что число этих «прямоугольных» кадров, запрограммированное в сервере 2, равно шести, т.е. k=6.At the input of the television camera 1, and then in transit to the temporary controller 1-3-1, a control command code from the operator’s computer 2 is supplied. This code defines the selected photometric region of the target of the “ring” sensor 1-2 - the “window”, within which the charge relief is estimated using ARVN and AGC as applied to the “rectangular” frames formed in the server 2. Suppose that the number of these "rectangular" frames programmed in server 2 is six, i.e. k = 6.
Тогда двоичный код команды управления должен иметь три разряда, а определяемые им режимы представлены в табл., которые дополнительно иллюстрируются фиг. 5-6.Then the binary code of the control command must have three digits, and the modes determined by it are presented in the table, which are further illustrated in FIG. 5-6.
Организация фотоприемника 1-2 (см. фиг. 2) с мишенью в виде кругового кольца, как и в прототипе [1], реализована по технологии ПЗС. Она содержит на общем кристалле «кольцевую» мишень 1-2-1, экранированную от света «кольцевую» секцию памяти 1-2-2, «кольцевой» регистр сдвига 1-2-3 и БПЗН 1-2-4 с организацией «плавающая диффузия». Число элементов в каждой «кольцевой» строке мишени 1-2-1 и в каждой «кольцевой» строке секции памяти 1-2-2 равно числу элементов в «кольцевом» регистре сдвига 1-2-3.The organization of the photodetector 1-2 (see Fig. 2) with the target in the form of a circular ring, as in the prototype [1], is implemented using CCD technology. It contains on a common crystal a “ring” target 1-2-1, a “ring” section of memory 1-2-2 shielded from light, a “ring” shift register 1-2-3, and BPZN 1-2-4 with the organization “floating” diffusion". The number of elements in each “ring” line of the target 1-2-1 and in each “ring” line of the memory section 1-2-2 is equal to the number of elements in the “ring” shift register 1-2-3.
Панорамный объектив 1-1 телевизионной камеры, как и в прототипе [1], предназначен для формирования оптического изображения кругового обзора («кольцевого» изображения). В качестве технического решения для панорамного объектива 1-1 может быть предложен панорамный зеркально-линзовый объектив, конструкция которого запатентована в России отечественными специалистами из Московского государственного университета геодезии и картографии [2].The panoramic lens 1-1 of the television camera, as in the prototype [1], is intended to form an optical image of a circular view ("ring" image). As a technical solution for panoramic lens 1-1, a panoramic mirror-lens lens can be proposed, the design of which has been patented in Russia by Russian specialists from Moscow State University of Geodesy and Cartography [2].
Фотография кольцевого изображения, формируемого панорамным объективом, представлена на фиг. 4. Угловое поле в пространстве предметов для этого объектива составляет 360 градусов по азимуту и может достигать (75-80) градусов по углу места.A photograph of the annular image formed by the panoramic lens is shown in FIG. 4. The angular field in the space of objects for this lens is 360 degrees in azimuth and can reach (75-80) degrees in elevation.
Рассмотрим реализацию заявляемого способа формирования видеосигнала в телевизионной камере 1 (см. фиг. 1…3).Consider the implementation of the proposed method for generating a video signal in a television camera 1 (see Fig. 1 ... 3).
Как и в прототипе [1], предполагается, что телевизионная камера 1 установлена в фиксированное положение, например при помощи фотоштатива (не показан).As in the prototype [1], it is assumed that the television camera 1 is installed in a fixed position, for example using a photographic tripod (not shown).
Оптическое изображение наблюдаемой сцены проецируется с выхода панорамного объектива 1-2 на мишень 1-2-1 «кольцевого» фотоприемника.The optical image of the observed scene is projected from the output of the panoramic lens 1-2 to the target 1-2-1 of the "ring" photodetector.
Фотоприемник 1-2 телевизионной камеры (см. фиг. 2) реализует «кольцевую» развертку зарядового изображения на фотоприемной области 1-2-1 с последующим переносом зарядовых пакетов всех строк кадра в секцию памяти 1-2-2 и заключительным поэлементным считыванием зарядовых пакетов в «кольцевом» регистре сдвига 1-2-3 с формированием на выходе БПЗН 1-2-4 напряжения видеосигнала в аналоговой форме.The photodetector 1-2 of the television camera (see Fig. 2) implements a “ring” scan of the charge image on the photodetector region 1-2-1 with the subsequent transfer of charge packets of all lines of the frame to the memory section 1-2-2 and the final element-wise reading of the charge packets in the “ring” shift register 1-2-3 with the formation of the output voltage BPSN 1-2-4 voltage of the video signal in analog form.
В интервале прямого хода по кадру происходит процесс накопления зарядовых пакетов в светочувствительных пикселах мишени 1-2-1 пропорционально освещенности панорамного сюжета.In the interval of the forward course of the frame, the process of accumulation of charge packets in the photosensitive pixels of the target 1-2-1 is proportional to the illumination of the panoramic plot.
В течение небольшого промежутка последующего интервала обратного хода кадровой развертки выполняется последовательный перенос зарядов всех «кольцевых» строк, участвовавших в накоплении, в экранированные от света пикселы, расположенные в секции памяти 1-2-2.Over a short period of the subsequent interval of the reverse scan of the frame scan, the charges of all the “ring” lines involved in the accumulation are sequentially transferred to the light-shielded pixels located in the memory section 1-2-2.
Затем в новом кадровом цикле на мишени выполняется накопление другой зарядовой «картины», а предыдущая зарядовая «картина» выводится из кристалла фотоприемника. При этом в интервале обратного хода строчной развертки происходит загрузка новыми зарядами из секции 1-2-2 в «кольцевой» регистр 1-2-3, которые затем, в каждом последующем интервале прямого хода по строке, переносятся в направлении к БПЗН 1-2-4, где для сигнала изображения выполняется поэлементное конвертирование уровня заряда в уровень напряжения.Then, in the new personnel cycle, another charge “picture” is accumulated on the target, and the previous charge “picture” is output from the photodetector crystal. At the same time, in the interval of the reverse stroke of horizontal scanning, new charges are loaded from section 1-2-2 into the “circular” register 1-2-3, which then, in each subsequent interval of the forward stroke along the line, are transferred towards BPZN 1-2 -4, where an image-by-element conversion of the charge level to the voltage level is performed for the image signal.
Отметим, что блок 1-3 телевизионной камеры, как и в прототипе [1], управляет работой «кольцевого» фотоприемника по входу «Импульсы сброса» для БПЗН 1-2-4, обеспечивая одинаковую по полю площадь считывающей апертуры. В результате гарантируется одинаковая чувствительность сенсора по пространству мишени.Note that the 1-3 camera unit of the television camera, as in the prototype [1], controls the operation of the “ring” photodetector at the input “Reset pulses” for BPZN 1-2-4, providing the same area of the reading aperture in the field. As a result, the same sensor sensitivity across the target space is guaranteed.
Аналоговый видеосигнал фотоприемника на выходе телевизионной камеры 1 преобразуется в цифровой телевизионный сигнал (ЦТС), а далее поступает на сервер 2. В сервере 2, как и в прототипе [1], осуществляется запись цифрового видеосигнала в оперативную память на кадр с последующим его считыванием, а в результате - конвертирование «кольцевого» кадра в обычные «прямоугольные» кадры с общим числом n, а также возможность предоставления видеоинформации пользователям на выходе «Сеть» сервера 2.The analog video signal of the photodetector at the output of the television camera 1 is converted into a digital television signal (DTS), and then goes to server 2. In server 2, as in the prototype [1], the digital video signal is recorded into RAM on a frame, followed by its reading, and as a result, the conversion of the “ring” frame into ordinary “rectangular” frames with a total number n, as well as the ability to provide video information to users at the “Network” output of server 2.
Но вернемся к телевизионной камере 1.But back to the television camera 1.
Отметим, что по умолчанию на ее входе присутствует команда управления «000», означающая, что областью фотометрирования для АРВН И АРУ является, как и в прототипе [1], вся мишень сенсора.Note that by default at its input there is a control command “000”, which means that the photometric area for ARVN and AGC is, as in the prototype [1], the entire target of the sensor.
Эта команда поступает на входы: «А», «В» и «С» временного контроллера 1-3-1, см. фиг. 7.This command is supplied to the inputs: “A”, “B” and “C” of the temporary controller 1-3-1, see fig. 7.
В результате на выходе «D» временного контроллера формируется импульсный сигнал большого «окна», см. фиг. 6б).As a result, the pulse signal of a large “window” is generated at the output “D” of the temporary controller, see FIG. 6b).
Поэтому на время большого «окна» коммутатор замкнут, а на входе «Е» временного контроллера получаем отсчет уровня выходного напряжения амплитудного детектора видеосигнала по пиковому или среднему значению, измеряемому по всей площади мишени, см. фиг. 7.Therefore, the switch is closed for the duration of the large “window”, and at the input “E” of the time controller we obtain a reference of the output voltage level of the amplitude detector of the video signal according to the peak or average value measured over the entire target area, see FIG. 7.
Отметим, что данное напряжение от амплитудного детектора через аналогичный коммутатор с «окном» подается и на вход сигнального процессора 1-3-2 для управления работой АРУ.Note that this voltage from the amplitude detector through a similar switch with a "window" is supplied to the input of the signal processor 1-3-2 to control the operation of the AGC.
В условиях сложной освещенности и/или сложной яркости объектов панорамного сюжета этот алгоритм фотометрирования для АРВН и АРУ не является оптимальным. Наиболее благоприятным для наблюдения оказывается «прямоугольный» кадр, потенциальный рельеф которого считывается с участка мишени фотоприемника с наиболее высокой освещенностью (яркостью), а наименее благоприятным «прямоугольный» кадр, считываемый с участка мишени с наиболее низкой освещенностью (яркостью).In conditions of complex illumination and / or complex brightness of objects of a panoramic plot, this photometric algorithm for ARVN and AGC is not optimal. The most favorable for observation is the “rectangular” frame, the potential relief of which is read from the target section of the photodetector with the highest illumination (brightness), and the least favorable is the “rectangular” frame, read from the site of the target with the lowest illumination (brightness).
Пусть в нашем примере, где число k=6, показанном на фиг. 5, в условиях высокой освещенности наблюдаемого сюжета оказывается кадр 1, в условиях слабо пониженной освещенности - кадры 2 и 6, в условиях средне пониженной освещенности - кадры 3 и 6, а в условиях существенно пониженной освещенности - кадр 4.Let in our example, where the number k = 6 shown in FIG. 5, under conditions of high illumination of the observed plot, frame 1 turns out to be,
При входной команде «000» параметры, определяющие чувствительность изображения: длительность накопления фотоприемника Тн и коэффициент усиления видеотракта Кy, фиксируются при оценке зарядового рельефа кадра 1 и распространяются на всю «кольцевую» мишень. При этом эти параметры, являющиеся оптимальными показателями для кадра 1, не являются таковыми для кадров 2-6, т.к. для них они оказываются ниже оптимальных показателей.With the input command “000”, the parameters that determine the sensitivity of the image: the accumulation time of the photodetector T n and the gain of the video path K y , are fixed when evaluating the charge relief of frame 1 and apply to the entire “ring” target. Moreover, these parameters, which are optimal indicators for frame 1, are not such for frames 2-6, because for them, they are below the optimal indicators.
Оператор компьютера 2 выполняет экспресс-анализ телевизионных изображений «прямоугольных» кадров 2-6, полученных при входной команде «000», и может осуществить существенное повышение качества одного из них по выбору. Для этого он подает в телевизионную камеру 1 другую команду (см. табл.), которая соответствует его выбору местоположения интересующего объекта и нумерации «прямоугольного» кадра.The computer operator 2 performs an express analysis of television images of “rectangular” frames 2-6 obtained with the input command “000”, and can significantly improve the quality of one of them by choice. To do this, he gives another command to the television camera 1 (see table), which corresponds to his choice of the location of the object of interest and the numbering of the "rectangular" frame.
Тогда в телевизионной камере 1 будет сформировано новое «окно» фотометрирования и выполнен другой отсчет уровня выходного напряжения амплитудного детектора видеосигнала, см. фиг. 7.Then, in the television camera 1, a new photometric “window” will be formed and another readout of the output voltage level of the amplitude detector of the video signal will be made, see FIG. 7.
В результате, при помощи АРВН и АРУ будут получены новые (увеличенные) показатели для параметров Тн и Кy, а следовательно, будет достигнут рост отношения сигнал/шум (ψ) видеосигнала и повышение чувствительности изображения выбранного кадра.As a result, using ARVN and AGC, new (increased) indicators for the parameters T n and K y will be obtained, and therefore, an increase in the signal-to-noise ratio (ψ) of the video signal and an increase in the image sensitivity of the selected frame will be achieved.
Такую операцию можно повторить и для любого другого «прямоугольного» кадра из состава 2-6 при подаче на вход телевизионной камеры 1 другой команды управления с целью получения другого «окна» фотометрирования, см. фиг. 6в)…фиг. 6з).Such an operation can be repeated for any other “rectangular” frame from composition 2-6 when another control command is applied to the input of the television camera 1 in order to obtain another photometric “window”, see FIG. 6c) ... FIG. 6h).
Новая качественная запись «прямоугольного» кадра может быть подана на выход «Сеть» сервера 2 и предложена в качестве замены его предыдущей записи для компьютеров локального и удаленного пользователей.A new high-quality recording of a “rectangular” frame can be submitted to the “Network” output of server 2 and proposed as a replacement for its previous record for computers of local and remote users.
В настоящее время все блоки функциональной схемы, реализующей предлагаемый способ формирования видеосигнала, освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью.Currently, all the blocks of the functional circuit that implements the proposed method for generating a video signal are mastered or can be mastered by domestic industry.
Поэтому следует считать предлагаемое изобретение на способ формирования видеосигнала в «кольцевом» фотоприемнике для компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения в условиях сложной освещенности и/или сложной яркости объектов соответствующим требованию о промышленной применимости.Therefore, the present invention should be considered as a method for generating a video signal in a “ring” photodetector for a computer system for panoramic television surveillance in conditions of complex illumination and / or complex brightness of objects corresponding to the requirement for industrial applicability.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Патент РФ №2625163, МПК H04N 7/00. Телевизионная камера и ее «кольцевой» фотоприемник для компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения / В.М. Смелков // БИ №20. - 2017.1. RF patent No. 2625163, IPC H04N 7/00. A television camera and its “ring” photodetector for a computer system for panoramic television surveillance / V.M. Smelkov // BI No. 20. - 2017.
2. Патент РФ №2185645, МПК G02B 13/06, G02B 17/08. Панорамный зеркально-линзовый объектив / А.В. Куртов, В.А. Соломатин // БИ №20. - 2002.2. RF patent No. 2185645, IPC G02B 13/06, G02B 17/08. Panoramic mirror-lens / A.V. Kurtov, V.A. Solomatin // BI No. 20. - 2002.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017129313A RU2657456C1 (en) | 2017-08-16 | 2017-08-16 | Method of forming a video signal in a “ring”; photosensor for computer system of panoramic television observation under conditions of complex lighting and / or complex brightness of objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017129313A RU2657456C1 (en) | 2017-08-16 | 2017-08-16 | Method of forming a video signal in a “ring”; photosensor for computer system of panoramic television observation under conditions of complex lighting and / or complex brightness of objects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2657456C1 true RU2657456C1 (en) | 2018-06-14 |
Family
ID=62620120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017129313A RU2657456C1 (en) | 2017-08-16 | 2017-08-16 | Method of forming a video signal in a “ring”; photosensor for computer system of panoramic television observation under conditions of complex lighting and / or complex brightness of objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2657456C1 (en) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4554585A (en) * | 1983-08-12 | 1985-11-19 | Rca Corporation | Spatial prefilter for variable-resolution sampled imaging systems |
| US4811106A (en) * | 1986-05-16 | 1989-03-07 | The General Electric Company, P.L.C. | Frame transfer image sensor having two vertical clock standards |
| US5838368A (en) * | 1992-06-22 | 1998-11-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Remote camera control system with compensation for signal transmission delay |
| US20020024607A1 (en) * | 1993-11-11 | 2002-02-28 | Akira Suga | Video system |
| US6563101B1 (en) * | 2000-01-19 | 2003-05-13 | Barclay J. Tullis | Non-rectilinear sensor arrays for tracking an image |
| US20070103543A1 (en) * | 2005-08-08 | 2007-05-10 | Polar Industries, Inc. | Network panoramic camera system |
| US20110074962A1 (en) * | 2006-06-23 | 2011-03-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Network camera apparatus and distributing method of video frames |
| US20110096216A1 (en) * | 2009-09-10 | 2011-04-28 | Fujifilm Corporation | Imaging pickup device and image pickup method |
| US20140092289A1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Fujitsu Limited | Method and device for processing captured-image signals |
| US20140118588A1 (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-01 | Pixon Imaging, Inc. | Device and method for extending dynamic range in an image sensor |
| RU2625163C1 (en) * | 2016-07-05 | 2017-07-12 | Вячеслав Михайлович Смелков | Television camera and its "ring" photodetector for computer system of panoramic surveillance |
-
2017
- 2017-08-16 RU RU2017129313A patent/RU2657456C1/en active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4554585A (en) * | 1983-08-12 | 1985-11-19 | Rca Corporation | Spatial prefilter for variable-resolution sampled imaging systems |
| US4811106A (en) * | 1986-05-16 | 1989-03-07 | The General Electric Company, P.L.C. | Frame transfer image sensor having two vertical clock standards |
| US5838368A (en) * | 1992-06-22 | 1998-11-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Remote camera control system with compensation for signal transmission delay |
| US20020024607A1 (en) * | 1993-11-11 | 2002-02-28 | Akira Suga | Video system |
| US6563101B1 (en) * | 2000-01-19 | 2003-05-13 | Barclay J. Tullis | Non-rectilinear sensor arrays for tracking an image |
| US20070103543A1 (en) * | 2005-08-08 | 2007-05-10 | Polar Industries, Inc. | Network panoramic camera system |
| US20110074962A1 (en) * | 2006-06-23 | 2011-03-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Network camera apparatus and distributing method of video frames |
| US20110096216A1 (en) * | 2009-09-10 | 2011-04-28 | Fujifilm Corporation | Imaging pickup device and image pickup method |
| US20140092289A1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Fujitsu Limited | Method and device for processing captured-image signals |
| US20140118588A1 (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-01 | Pixon Imaging, Inc. | Device and method for extending dynamic range in an image sensor |
| RU2625163C1 (en) * | 2016-07-05 | 2017-07-12 | Вячеслав Михайлович Смелков | Television camera and its "ring" photodetector for computer system of panoramic surveillance |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10616512B2 (en) | Systems, methods, and media for high dynamic range imaging using dead-time-limited single photon detectors | |
| CN109314742B9 (en) | Method, apparatus, device and storage medium for iris simulation | |
| EP2352279B1 (en) | Multi-step exposure method using electronic shutter and photography apparatus using the same | |
| RU2371880C1 (en) | Panoramic video surveillance method and device for implementing thereof | |
| WO2012111401A1 (en) | Image capturing device, image capturing element, method for controlling image capturing, and program | |
| CN108886593A (en) | Photographic device and in the solid-state imager wherein used | |
| CN110913152B (en) | Image sensor, camera assembly and mobile terminal | |
| KR20200113484A (en) | Image sensor and operation method thereof | |
| CN110996077A (en) | Image sensor, camera assembly and mobile terminal | |
| 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 | |
| RU2665695C1 (en) | Computer system device for panoramic television surveillance | |
| RU2633758C1 (en) | Hypersensitive television camera for panoramic computer vision system | |
| RU2657456C1 (en) | Method of forming a video signal in a “ring”; photosensor for computer system of panoramic television observation under conditions of complex lighting and / or complex brightness of objects | |
| JP2022537117A (en) | Method and system for extending image dynamic range using pixel-by-pixel encoding of pixel parameters | |
| US9813646B2 (en) | Solid-state imaging apparatus, imaging system, and method for driving solid-state imaging apparatus, where longer accumulation time is used for light-shielded pixels | |
| RU2640756C1 (en) | Computer system device for television circular review of internal surface of large diameter pipes and pipelines | |
| RU2657459C1 (en) | Method of forming a video signal in a “ring”; photosensor for computer system of panoramic television observation under conditions of complex lighting and / or complex brightness of objects | |
| RU2657458C1 (en) | Method of forming a video signal in a “ring”; photosensor for computer system of panoramic television observation under conditions of complex lighting and / or complex brightness of objects | |
| RU2657453C1 (en) | Method for forming video signal in a “ring” photodetector for computer system of panoramic television surveillance in conditions of complex illumination and/or complex brightness of objects | |
| RU2657454C1 (en) | Method for forming video signal in “ring” photosensor and server for computer system of panoramic observation in conditions of complex lighting and / or complex brightness of objects | |
| RU2657455C1 (en) | Method of forming a video signal in a “ring”; photosensor and server for computer system of panoramic observation in conditions of complex lighting and / or complex brightness of objects | |
| RU2657449C1 (en) | Method for forming a video signal in "ring" photodetector and server for panoramic surveillance computer system in conditions of complex illumination and/or complex brightness of objects | |
| RU2592831C1 (en) | Photodetector device for panoramic television-computer surveillance | |
| RU2656377C1 (en) | Method for forming a video signal in "ring" photodetector and server for panoramic surveillance computer system in conditions of complex illumination and/or complex brightness of objects |