RU2787358C1

RU2787358C1 - Computer system device for panoramic television surveillance with selective image scaling (options)

Info

Publication number: RU2787358C1
Application number: RU2022108367A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Михайлович Смелков
Original assignee: Вячеслав Михайлович Смелков
Filing date: 2022-03-29
Publication date: 2023-01-09

Abstract

FIELD: panoramic television surveillance.

SUBSTANCE: inventions group relates to panoramic television surveillance, which is performed by a computer system using an all-round television camera in an area close to a hemisphere, i.e. in a spatial angle of 360 degrees in azimuth and tens of degrees in elevation. The result is achieved by the fact that the "ring" and "rectangular" (matrix) photodetectors are made using the technology of complementary structures "metal-oxide-semiconductor" (CMOS) and are located on the electromechanical turret with rotation by two positions, while the "ring" photodetector is located on turrets on a height-adjustable flange and with a spacing of 180° - a guidance unit on which a matrix photodetector is installed on a height-adjustable flange, and in the first position of the turret, the optical image of the panoramic lens is projected onto the target of the “ring” photodetector, and in the second position of the turret, a fragment of the optical frame of the panoramic lens is projected onto the target of the matrix photodetector, while the gain K_m of the active pixel for each current “ring” line of the “ring” sensor changes according to the ratio:

and to equalize the sensitivities of the "ring" and matrix channels, the value of the nominal coefficient K_m of the active pixel of the matrix sensor should be increased by Δ₁/Δtimes.

EFFECT: ensuring the possibility of using a system of “ring” sensors as part of a television camera, having a “ring” target format equal to the frame format of a panoramic lens, provided that their area Δ₁ exceeds the area Δ of the matrix sensor.

5 cl, 9 dwg, 2 tbl

Description

Предлагаемая группа изобретений относится к панорамному телевизионному наблюдению, которое выполняется компьютерной системой при помощи телевизионной камеры кругового обзора в области, близкой к полусфере, т.е. в пространственном угле 360 градусов по азимуту и десятки градусов по углу места. Телевизионная камера такой системы имеет два сенсора: «кольцевой» и «прямоугольный» (матричный) фотоприемники, - изготовленные по технологии комплементарных структур «металл-окисел-полупроводник» (КМОП). А на экране компьютерного монитора воспроизводится комбинированное изображение, которое по отношению к первоначально предъявляемому изображению состоит из априори выбранного участка с необходимым увеличением (масштабированием) и остальной его части с неизменным масштабом.The proposed group of inventions relates to panoramic television surveillance, which is performed by a computer system using an all-round television camera in an area close to a hemisphere, i.e. in a spatial angle of 360 degrees in azimuth and tens of degrees in elevation. The television camera of such a system has two sensors: "ring" and "rectangular" (matrix) photodetectors - made using the technology of complementary structures "metal-oxide-semiconductor" (CMOS). And on the screen of a computer monitor, a combined image is reproduced, which, in relation to the initially presented image, consists of a priori selected area with the necessary increase (scaling) and the rest of it with the same scale.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемым изобретениям, как по варианту 1, так и по варианту 2, следует считать устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения с селективным масштабированием изображения [1], содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, при этом в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая блок электрического вписывания изображения (БЭВИ), который осуществляет программным путем вставку «кольцевого» кадра телевизионной камеры в «прямоугольный» растр компьютерного монитора, причем в режиме 1 наблюдения панорамного сюжета полностью вход БЭВИ подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход БЭВИ - к выходу «сеть» сервера; в состав платы видео входит также блок преобразования «кольцевого» кадра в «прямоугольные» кадры (БПКП), который заменяет БЭВИ при переводе компьютерной системы в режим 2 последовательного обзора панорамного сюжета (отдельных его фрагментов), причем число «прямоугольных» кадров т, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению:The closest in technical essence to the claimed inventions, both according to option 1 and option 2, should be considered a device for a computer system for panoramic television surveillance with selective image scaling [1], containing a television camera and a server connected in series, which is a node of a local area network, to which two or more personal computers are connected, at the same time, a video card is installed in the expansion slot on the server motherboard, coordinated by input / output channels, control and power supply with the server bus, containing an electric image inscribing unit (BEVI), which inserts software "ring" frame of a television camera into a "rectangular" raster of a computer monitor, and in mode 1 of observing a panoramic plot, the BEVI input is completely connected to the output of the RAM block per frame, and the BEVI output is connected to the server's "network" output; the video board also includes a block for converting a "ring" frame into "rectangular" frames (RRR), which replaces the BEVI when the computer system is switched to mode 2 of a sequential review of a panoramic plot (its individual fragments), and the number of "rectangular" frames m, corresponding to one current "ring" frame, satisfies the relation:

где γ_г - горизонтальный угол поля зрения в градусах наблюдаемого оператором изображения, а само это преобразование выполняется тоже программным путем,where γ _g is the horizontal angle of the field of view in degrees of the image observed by the operator, and this transformation itself is also performed by software,

при этом в состав телевизионной камеры, формирующей «кольцевой» растр изображения, входят панорамный объектив и «кольцевой» фотоприемник (сенсор), который выполнен на кристалле, изготовленном по технологии КМОП, и содержит на мишени линейки светочувствительных элементов (пикселов), расположенных вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, причем число светочувствительных пикселов в каждой «кольцевой» строке мишени одинаково, а их площадь (Δ) от строки к строке различна, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии сенсора, причем мишень сенсора состоит из фотодиодных активных пикселов, каждый из которых имеет усилитель с коэффициентом усиления K_m, а также встроенный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), обеспечивающий передачу видеосигнала активного пиксела на свою «радиальную» шину видео, при этом все они в совокупности объединяют активные пикселы мишени в «радиальные» столбцы, причем управление АЦП для пикселов, расположенных вдоль каждой «кольцевой» строки сенсора, осуществляется при помощи отдельно взятой «кольцевой» строчной шины, общее количество которых определяет число строк в сенсоре, а количество «радиальных» шин видео - число пикселов в каждой строке сенсора; при этом на общем кристалле фотоприемника размещаются и блоки, выполняющие развертку и формирование выходного напряжения цифрового видеосигнала, а именно: «кольцевой» регистр кадровой развертки, осуществляющий выбор «кольцевой» строки; «кольцевой» коммутатор видеосигналов, содержащий коммутаторы видеосигнала для каждого «радиального» столбца, которые управляются с соответствующего выхода «кольцевого» мультиплексора строчной развертки и обеспечивают передачу видеосигнала на выходе каждой «радиальной» шины видео на «кольцевую» шину видео, выход которой является выходом «Видео» фотоприемника, а изменение коэффициента усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки сенсора обеспечивает одинаковую величину считывающей апертуры в пределах всего «кольцевого» растра изображения, телевизионная камера также содержит в своем составе матричный фотоприемник, установленный на блоке наведения, светоделитель, расположенный на выходе панорамного объектива, селектор синхроимпульсов, генератор электронной отметки «крест» и смеситель, выход которого является выходом «Видео 1» телевизионной камеры, при этом матричный фотоприемник, как и «кольцевой» сенсор, выполнен по технологии КМОП, с аналогичной организацией по методу «координатная адресация», причем число его «прямоугольных» строк равно числу «кольцевых» строк у «кольцевого» сенсора, а при одинаковой светочувствительной площади (Δ) всех активных пикселов мишени коэффициент усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «прямоугольной»» строки мишени матричного сенсора сохраняется постоянным и неизменным по величине, причем выход цифрового видеосигнала матричного фотоприемника является выходом «Видео 2» телевизионной камеры; светоделитель, воспринимающий на входе выходное оптическое изображение панорамного объектива и обеспечивающий формирование на первом выходе оптического изображения всего «кольцевого» кадра, проецируемого на мишень «кольцевого» фотоприемника, а на втором выходе - оптического изображения одного из фрагментов «кольцевого» кадра, проецируемого на мишень матричного фотоприемника, причем сам светоделитель содержит последовательно расположенные и оптически связанные полупрозрачное зеркало, коллективную линзу, отражающее зеркало и объектив, причем вход светоделителя оптически связан с входом полупрозрачного зеркала, первый выход светоделителя - с выходом его объектива, а второй выход светоделителя - с выходом полупрозрачного зеркала; блок наведения осуществляет плавное пространственное перемещение матричного фотоприемника в пределах круга в положение, отмечаемое на изображении в режиме наблюдения панорамного сюжета полностью электронной отметкой «крест», которая одновременно является геометрическим центром предлагаемого к рассмотрению отдельно взятого фрагмента «кольцевого» кадра, при этом управление блоком наведения телевизионной камеры выполняется по команде оператора системы с компьютера, системный блок которого является сервером компьютерной системы; первый информационный вход смесителя подключен к выходу «Видео» «кольцевого» фотоприемника, а второй информационный вход смесителя - к выходу сигнала генератора электронной отметки «крест», управляющий вход которого подключен к выходу датчика положения блока наведения, причем выход «Видео» «кольцевого» фотоприемника подключен к входу селектора синхроимпульсов, выход кадровых синхроимпульсов (КСИ) которого подключен к первому входу генератора электронной отметки «крест», выход строчных синхроимпульсов (ССИ) селектора синхроимпульсов - ко второму входу генератора электронной отметки; а выход смеси синхроимпульсов приемника (ССП) селектора синхроимпульсов - к входу внешней синхронизации матричного сенсора; причем коэффициент усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки «кольцевого» сенсора изменяется по соотношению:at the same time, the composition of the television camera, which forms the "ring" image raster, includes a panoramic lens and a "ring" photodetector (sensor), which is made on a crystal made using CMOS technology and contains on the target a line of light-sensitive elements (pixels) located along the radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery, and the number of photosensitive pixels in each "annular" row of the target is the same, and their area (Δ) is different from row to row, increasing as you move towards the outer periphery of the sensor, and the sensor target consists of photodiode active pixels, each of which has an amplifier with a gain K _m , as well as a built-in analog-to-digital converter (ADC), which provides the transmission of the video signal of the active pixel to its "radial" video bus, while all of them combine the active pixels of the target into "radial" columns, and the ADC control for pixels, are located x along each “ring” line of the sensor is carried out using a separate “ring” line bus, the total number of which determines the number of lines in the sensor, and the number of “radial” video buses determines the number of pixels in each line of the sensor; at the same time, blocks that perform scanning and generating the output voltage of a digital video signal are also placed on the common crystal of the photodetector, namely: a “ring” vertical scanning register that selects the “ring” line; "ring" video switch containing video switches for each "radial" column, which are controlled from the corresponding output of the "ring" line multiplexer and provide video signal transmission at the output of each "radial" video bus to the "ring" video bus, the output of which is the output "Video" of the photodetector, and changing the gain K _m of the active pixel for each current "ring" line of the sensor provides the same value of the reading aperture within the entire "ring" image raster, the television camera also contains a matrix photodetector installed on the guidance unit, a beam splitter located at the output of the panoramic lens, a sync pulse selector, an electronic mark "cross" generator and a mixer, the output of which is the "Video 1" output of a television camera, while the matrix photodetector, like the "ring" sensor, is made using CMOS technology, with a similar organization for method "coordinate addressing", and the number of its "rectangular" lines is equal to the number of "ring" lines of the "ring" sensor, and with the same light-sensitive area (Δ) of all active pixels of the target, the gain K _m of the active pixel for each current "rectangular"" the lines of the target of the matrix sensor is kept constant and unchanged in magnitude, and the output of the digital video signal of the matrix photodetector is the "Video 2" output of the television camera; a beam splitter that receives at the input the output optical image of a panoramic lens and ensures the formation at the first output of the optical image of the entire "ring" frame projected onto the target of the "ring" photodetector, and at the second output - the optical image of one of the fragments of the "ring" frame projected onto the target matrix photodetector, wherein the beam splitter itself contains sequentially located and optically coupled a semitransparent mirror, a collective lens, a reflecting mirror and a lens, wherein the input of the beam splitter is optically connected to the input of the semitransparent mirror, the first output of the beam splitter is with the output of its objective, and the second output of the beam splitter is with the output of the semitransparent mirrors; the guidance unit performs smooth spatial movement of the matrix photodetector within a circle to the position marked on the image in the panoramic scene observation mode by a fully electronic cross mark, which is at the same time the geometric center of the individual fragment of the “ring” frame proposed for consideration, while controlling the guidance unit the television camera is performed at the command of the system operator from the computer, the system unit of which is the server of the computer system; the first information input of the mixer is connected to the “Video” output of the “ring” photodetector, and the second information input of the mixer is connected to the signal output of the generator of the electronic mark “cross”, the control input of which is connected to the output of the position sensor of the guidance unit, and the “Video” output of the “ring” the photodetector is connected to the input of the sync pulse selector, the output of the frame sync pulses (FSI) of which is connected to the first input of the generator of the electronic mark "cross", the output of the horizontal sync pulses (FSI) of the sync pulse selector is connected to the second input of the electronic mark generator; and the output of the mixture of clock pulses of the receiver (SSP) of the clock selector - to the input of the external synchronization of the matrix sensor; moreover, the gain K _m of the active pixel for each current "ring" line of the "ring" sensor changes according to the ratio:

где Δ₁ и Δ_m - соответственно светочувствительная площадь активного пиксела для первой и текущей строки «кольцевого» фотоприемника;where Δ ₁ and Δ _m respectively photosensitive area of the active pixel for the first and current line of the "ring"photodetector;

K₁ - коэффициент усиления активного пиксела первой строки «кольцевого» фотоприемника;K ₁ - active pixel gain of the first row of the "ring"photodetector;

β - коэффициент, определяющий отношение освещенности сцены на втором выходе светоделителя к освещенности сцены на первом выходе светоделителя, вычисляемый по соотношению:β is the coefficient that determines the ratio of the scene illumination at the second output of the beam splitter to the illumination of the scene at the first output of the beam splitter, calculated by the ratio:

где D/ƒ - относительное отверстие объектива светоделителя;where D/ƒ - relative aperture of the beam splitter lens;

τ₁ - коэффициент пропускания объектива светоделителя;τ ₁ - transmittance of the beam splitter lens;

τ₂ - коэффициент пропускания коллективной линзы светоделителя, при этом плата видео, установленная в разъем расширения на материнской плате сервера, предназначена для ввода/вывода, как первого, так и второго цифровых видеосигналов («Видео 1» и «Видео 2» соответственно), формирования сигнала «окошко», выполнения коммутации видеосигналов «Видео 1» и «Видео 2» по сигналу «окошко» с формированием комбинированного изображения, выход которого является выходом видеосигнала телевизионной системы.τ ₂ - transmittance of the collective lens of the beam splitter, while the video card installed in the expansion slot on the server motherboard is designed to input / output both the first and second digital video signals ("Video 1" and "Video 2", respectively), generating a "window" signal, switching the video signals "Video 1" and "Video 2" by the signal "window" with the formation of a combined image, the output of which is the output of the video signal of the television system.

В прототипе [1] обеспечивается возможность визуального контроля выбираемых участков панорамного изображения в увеличенном масштабе одновременно с наблюдением панорамного сцены полностью по методу селективного масштабирования. При этом гарантируется повышенная степень интеграции телевизионной камеры за счет выполнения «кольцевого» и матричного сенсоров по технологии КМОП, позволяющей разместить на их кристаллах и необходимое электронное «обрамление каждого из фотоприемников.The prototype [1] provides the ability to visually control the selected areas of the panoramic image on an enlarged scale simultaneously with the observation of the panoramic scene entirely by the method of selective scaling. At the same time, an increased degree of integration of the television camera is guaranteed due to the implementation of the “ring” and matrix sensors using CMOS technology, which makes it possible to place on their crystals the necessary electronic “framing of each of the photodetectors.

Однако необходимо учитывать, что в прототипе [1] формат мишени «кольцевого» фотоприемника априори меньше оптического кадра панорамного объектива в соответствии с условием постановки задачи для разработчика телевизионной камеры данной системы. Отсюда вытекала и необходимость организации оптического светоделения в телевизионной камере путем введения в ее состав светоделителя.However, it must be taken into account that in the prototype [1] the target format of the “ring” photodetector is a priori smaller than the optical frame of the panoramic lens in accordance with the condition of setting the problem for the developer of the television camera of this system. Hence the need to organize optical beam splitting in a television camera by introducing a beam splitter into its composition.

Следует признать, что в прототипе [1] необходимая одинаковая чувствительность для каналов телевизионного наблюдения, осуществляемая при помощи «кольцевого» и матричного фотоприемников, соблюдается при выполнении условия, когда величина площади светочувствительного пиксела (Δ) матричного фотоприемника равна величине площади пиксела (Δ₁) первой строки «кольцевого» сенсора.It should be recognized that in the prototype [1] the necessary equal sensitivity for television surveillance channels, carried out using the "ring" and matrix photodetectors, is observed when the condition is met when the value of the area of the photosensitive pixel (Δ) of the matrix photodetector is equal to the area of the pixel (Δ ₁ ) the first line of the "ring" sensor.

Поэтому недостаток прототипа - ограничение возможности использования в составе телевизионной камеры компьютерной системы «кольцевых» фотоприемников, не отвечающих этим требованиям, т.е. когда размеры их «кольцевой» мишени совпадают с размерами оптического кадра панорамного объектива, причем величина площади (Δ₁) первой строки «кольцевого» сенсора не равна, а более величины площади (Δ) матричного фотоприемника.Therefore, the disadvantage of the prototype is the limitation of the possibility of using a computer system of "ring" photodetectors as part of a television camera that does not meet these requirements, i.e. when the dimensions of their "ring" target coincide with the dimensions of the optical frame of the panoramic lens, and the area (Δ ₁ ) of the first line of the "ring" sensor is not equal, but more than the area (Δ) of the matrix photodetector.

Задачей изобретения является расширение номенклатуры применяемой комплектации в составе телевизионной камеры системы путем использования в качестве «кольцевых» фотоприемников таких сенсоров, которые имеют формат «кольцевой» мишени равный формату кадра панорамного объектива, а величина площади пиксела (Δ₁) первой строки «кольцевого» сенсора превышает величину площади пиксела (Δ) матричного сенсора.The objective of the invention is to expand the range of equipment used in the composition of the television camera of the system by using such sensors as "ring" photodetectors that have the format of the "ring" target equal to the frame format of the panoramic lens, and the value of the pixel area (Δ ₁ ) of the first line of the "ring" sensor exceeds the pixel area (Δ) of the matrix sensor.

Поставленная в заявляемом устройстве компьютерной системы по варианту 1 решается тем, что, как и в устройстве прототипа [1], которое содержит последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, при этом в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая блок электрического вписывания изображения (БЭВИ), который осуществляет программным путем вставку «кольцевого» кадра телевизионной камеры в «прямоугольный» растр компьютерного монитора, причем в режиме наблюдения панорамного сюжета полностью вход БЭВИ подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход БЭВИ - к выходу «сеть» сервера; при этом в состав телевизионной камеры входит панорамный объектив, «кольцевой» фотоприемник, выполненный в виде кругового кольца; «прямоугольный» (матричный) фотоприемник, установленный на блоке наведения телевизионной камеры, который осуществляет его плавное пространственное перемещение в пределах круга, а управление блоком наведения выполняется по команде оператора с компьютера, системный блок которого является сервером компьютерной системы, при этом телевизионная камера содержит в своем составе селектор синхроимпульсов, генератор электронной отметки «крест» и смеситель, выход которого является выходом «Видео 1» телевизионной камеры; при этом «кольцевой» фотоприемник выполнен на кристалле, изготовленном по технологии КМОП и содержит на мишени линейки светочувствительных пикселов, расположенных вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, причем число светочувствительных пикселов в каждой «кольцевой» строке мишени одинаково, а их площадь (Δ) от строки к строке различна, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии сенсора, причем мишень сенсора состоит из фотодиодных активных пикселов, каждый из которых имеет усилитель с коэффициентом усиления K_m, а также встроенный АЦП, обеспечивающий передачу видеосигнала активного пиксела на свою «радиальную» шину видео, при этом все они в совокупности объединяют активные пикселы мишени в «радиальные» столбцы, причем управление АЦП для пикселов, расположенных вдоль каждой «кольцевой» строки сенсора, осуществляется при помощи отдельно взятой «кольцевой» строчной шины, общее количество которых определяет число строк в сенсоре, а количество «радиальных» шин видео - число пикселов в каждой строке сенсора; при этом на общем кристалле фотоприемника размещаются и блоки, выполняющие развертку и формирование выходного напряжения цифрового видеосигнала, а именно: «кольцевой» регистр кадровой развертки, осуществляющий выбор «кольцевой» строки; «кольцевой» коммутатор видеосигналов, содержащий коммутаторы видеосигнала для каждого «радиального» столбца, которые управляются с соответствующего выхода «кольцевого» мультиплексора строчной развертки и обеспечивают передачу видеосигнала на выходе каждой «радиальной» шины видео на «кольцевую» шину видео, выход которой является выходом «Видео» фотоприемника, а изменение коэффициента усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки сенсора обеспечивает одинаковую величину считывающей апертуры в пределах всего «кольцевого» растра изображения; при этом матричный фотоприемник, как и «кольцевой» сенсор, выполнен по технологии КМОП, с аналогичной организацией по методу «координатная адресация», причем число его «прямоугольных» строк равно числу «кольцевых» строк у «кольцевого» сенсора, а при одинаковой светочувствительной площади (Δ) всех активных пикселов мишени коэффициент усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «прямоугольной»» строки мишени матричного сенсора сохраняется постоянным и неизменным по величине, причем выход цифрового видеосигнала матричного фотоприемника является выходом «Видео 2» телевизионной камеры; первый информационный вход смесителя подключен к выходу «Видео» «кольцевого» фотоприемника, а второй информационный вход смесителя - к выходу сигнала генератора электронной отметки «крест», управляющий вход которого подключен к выходу датчика положения блока наведения, причем выход «Видео» «кольцевого» фотоприемника подключен к входу селектора синхроимпульсов, выход КСИ которого подключен к первому входу генератора электронной отметки «крест», выход ССИ селектора синхроимпульсов - ко второму входу генератора электронной отметки; а выход ССП селектора синхроимпульсов - к входу внешней синхронизации матричного сенсора; при этом плата видео, установленная в разъем расширения на материнской плате сервера, предназначена для ввода/вывода цифровых видеосигналов «Видео 1» и «Видео 2» соответственно, формирования сигнала «окошко», выполнения коммутации видеосигналов «Видео 1» и «Видео 2» по сигналу «окошко» с формированием комбинированного изображения, выход которого является выходом видеосигнала телевизионной системы, а по сравнению с прототипом [1], в состав телевизионной камеры введена электромеханическая турель с поворотом на два положения, управляемая по команде с компьютера оператора системы, при этом на турели на регулируемом по высоте фланце расположен «кольцевой» фотоприемник и с разнесением на 180° - блок наведения, на котором установлен на регулируемом по высоте фланце матричный фотоприемник, причем в первом положении турели оптическое изображение панорамного объектива проецируется на мишень «кольцевого фотоприемника, а во втором положении турели фрагмент оптического кадра панорамного объектива проецируется на мишень матричного фотоприемника, при этом коэффициент усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки «кольцевого» сенсора изменяется по соотношению:The computer system supplied in the claimed device according to option 1 is solved by the fact that, as in the prototype device [1], which contains a television camera and a server connected in series, which is a local area network node to which two or more personal computers are connected, while in the expansion connector on the server motherboard is equipped with a video board, coordinated by input / output channels, control and power supply with the server bus, containing an electrical image inscribing unit (BEVI), which programmatically inserts a “ring” frame of a television camera into a “rectangular” raster of a computer monitor, and in the mode of observing a panoramic plot, the BEVI input is completely connected to the output of the RAM block per frame, and the BEVI output is connected to the "network" output of the server; at the same time, the television camera includes a panoramic lens, an “annular” photodetector made in the form of a circular ring; "rectangular" (matrix) photodetector mounted on the pointing unit of the television camera, which carries out its smooth spatial movement within the circle, and the guidance unit is controlled by the operator's command from the computer, the system unit of which is the server of the computer system, while the television camera contains its composition is a sync pulse selector, an electronic mark generator "cross" and a mixer, the output of which is the "Video 1" output of a television camera; in this case, the "ring" photodetector is made on a chip manufactured using CMOS technology and contains on the target a line of photosensitive pixels located along the radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery, and the number of photosensitive pixels in each "ring" line of the target is the same, and their area (Δ) is different from line to line, increasing as it moves towards the outer periphery of the sensor, and the sensor target consists of photodiode active pixels, each of which has an amplifier with a gain K _m , as well as a built-in ADC that provides transmission of the video signal of the active pixel to their “radial” video bus, while all of them combine the active pixels of the target into “radial” columns, and the ADC control for pixels located along each “ring” line of the sensor is carried out using a separate “ring” line bus, the total number of which determines the number of rows in the sensor , and the number of "radial" video buses - the number of pixels in each line of the sensor; at the same time, blocks that perform scanning and generating the output voltage of a digital video signal are also placed on the common crystal of the photodetector, namely: a “ring” vertical scanning register that selects the “ring” line; "ring" video switch containing video switches for each "radial" column, which are controlled from the corresponding output of the "ring" line multiplexer and provide video signal transmission at the output of each "radial" video bus to the "ring" video bus, the output of which is the output "Video" of the photodetector, and changing the gain K _m of the active pixel for each current "ring" line of the sensor provides the same value of the reading aperture within the entire "ring" image raster; at the same time, the matrix photodetector, like the “ring” sensor, is made using CMOS technology, with a similar organization according to the “coordinate addressing” method, and the number of its “rectangular” lines is equal to the number of “ring” lines of the “ring” sensor, and with the same photosensitive area (Δ) of all active pixels of the target, the gain K _m of the active pixel for each current "rectangular" row of the matrix sensor target remains constant and unchanged in value, and the output of the digital video signal of the matrix photodetector is the "Video 2" output of the television camera; the first information input of the mixer is connected to the “Video” output of the “ring” photodetector, and the second information input of the mixer is connected to the signal output of the generator of the electronic mark “cross”, the control input of which is connected to the output of the position sensor of the guidance unit, and the “Video” output of the “ring” the photodetector is connected to the input of the sync pulse selector, the CSI output of which is connected to the first input of the generator of the electronic mark "cross", the output of the FSI of the sync pulse selector is connected to the second input of the electronic mark generator; and the output of the SSP of the clock selector - to the input of the external synchronization of the matrix sensor; at the same time, the video card installed in the expansion slot on the server motherboard is designed to input / output digital video signals "Video 1" and "Video 2", respectively, generate a "window" signal, perform switching of video signals "Video 1" and "Video 2" according to the "window" signal with the formation of a combined image, the output of which is the output of the video signal of the television system, and in comparison with the prototype [1], the television camera includes an electromechanical turret with a rotation of two positions, controlled by a command from the system operator's computer, while on the turret on a height-adjustable flange there is an “annular” photodetector and, with a separation of 180 °, a guidance unit, on which a matrix photodetector is installed on a height-adjustable flange, and in the first position of the turret, the optical image of the panoramic lens is projected onto the target of the “annular photodetector, and in the second position of the turret, a fragment of the optical frame of the panoramic lens is projected onto the target of the matrix photodetector, while the gain K _m of the active pixel for each current "ring" line of the "ring" sensor changes according to the ratio:

а для выравнивания чувствительностей «кольцевого» и матричного каналов должна быть увеличена в Δ₁/Δ раз величина номинального коэффициента K_m активного пиксела матричного сенсора.and to equalize the sensitivities of the "ring" and matrix channels, the value of the nominal coefficient K _m of the active pixel of the matrix sensor should be increased by Δ ₁ /Δ times.

Поставленная задача решается и тем, что в заявляемом устройстве компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения с селективным масштабированием изображения по варианту 2, которое содержит последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, при этом в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая БЭВИ, который осуществляет программным путем вставку «кольцевого» кадра телевизионной камеры в «прямоугольный» растр компьютерного монитора, причем в режиме наблюдения панорамного сюжета полностью вход БЭВИ подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход БЭВИ - к выходу «сеть» сервера; согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая БЭВИ, который осуществляет программным путем вставку «кольцевого» кадра телевизионной камеры в «прямоугольный» растр компьютерного монитора, причем в режиме наблюдения панорамного сюжета полностью вход БЭВИ подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход БЭВИ - к выходу «сеть» сервера; при этом в состав телевизионной камеры входит панорамный объектив, «кольцевой» фотоприемник, выполненный в виде кругового кольца, «прямоугольный» (матричный) фотоприемник, установленный на блоке наведения телевизионной камеры, который осуществляет его плавное пространственное перемещение в пределах круга, а управление блоком наведения выполняется по команде оператора с компьютера, системный блок которого является сервером компьютерной системы, при этом телевизионная камера содержит в своем составе селектор синхроимпульсов, генератор электронной отметки «крест» и смеситель, при этом «кольцевой» фотоприемник выполнен на кристалле, изготовленном по технологии КМОП и содержит на мишени линейки светочувствительных пикселов, расположенных вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, причем число светочувствительных пикселов в каждой «кольцевой» строке мишени одинаково, а их площадь (Δ) от строки к строке различна, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии сенсора, причем мишень сенсора состоит из фотодиодных активных пикселов, каждый из которых имеет усилитель с коэффициентом усиления K_m, а также встроенный АЦП, обеспечивающий передачу видеосигнала активного пиксела на свою «радиальную» шину видео, при этом все они в совокупности объединяют активные пикселы мишени в «радиальные» столбцы, причем управление АЦП для пикселов, расположенных вдоль каждой «кольцевой» строки сенсора, осуществляется при помощи отдельно взятой «кольцевой» строчной шины, общее количество которых определяет число строк в сенсоре, а количество «радиальных» шин видео - число пикселов в каждой строке сенсора; при этом на общем кристалле фотоприемника размещаются и блоки, выполняющие развертку и формирование выходного напряжения цифрового видеосигнала, а именно: «кольцевой» регистр кадровой развертки, осуществляющий выбор «кольцевой» строки; «кольцевой» коммутатор видеосигналов, содержащий коммутаторы видеосигнала для каждого «радиального» столбца, которые управляются с соответствующего выхода «кольцевого» мультиплексора строчной развертки и обеспечивают передачу видеосигнала на выходе каждой «радиальной» шины видео на «кольцевую» шину видео, выход которой является выходом «Видео» фотоприемника, а изменение коэффициента усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки сенсора обеспечивает одинаковую величину считывающей апертуры в пределах всего «кольцевого» растра изображения; при этом матричный фотоприемник, как и «кольцевой» сенсор, выполнен по технологии КМОП, с аналогичной организацией по методу «координатная адресация», причем число его «прямоугольных» строк равно числу «кольцевых» строк у «кольцевого» сенсора, а при одинаковой светочувствительной площади (Δ) всех активных пикселов мишени коэффициент усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «прямоугольной»» строки мишени матричного сенсора сохраняется постоянным и неизменным по величине; первый информационный вход смесителя подключен к выходу «Видео» «кольцевого» фотоприемника, а второй информационный вход смесителя - к выходу сигнала генератора электронной отметки «крест», управляющий вход которого подключен к выходу датчика положения блока наведения, причем выход «Видео» «кольцевого» фотоприемника подключен к входу селектора синхроимпульсов, выход КСИ которого подключен к первому входу генератора электронной отметки «крест», выход ССИ селектора синхроимпульсов - ко второму входу генератора электронной отметки; а выход ССП селектора синхроимпульсов - к входу внешней синхронизации матричного сенсора; при этом плата видео, установленная в разъем расширения на материнской плате сервера, предназначена для ввода/вывода цифрового видеосигнала «Видео» телевизионной камеры, формирования сигнала «окошко», выполнения коммутации видеосигнала «Видео» по сигналу «окошко» с формированием комбинированного изображения, выход которого является выходом видеосигнала телевизионной системы, а по сравнению с прототипом [1], в состав телевизионной камеры введена электромеханическая турель с поворотом на два положения, управляемая по команде с компьютера оператора системы, при этом на турели на регулируемом по высоте фланце расположен «кольцевой» фотоприемник и с разнесением на 180° - блок наведения, на котором установлен на регулируемом по высоте фланце матричный фотоприемник, причем в первом положении турели оптическое изображение панорамного объектива проецируется на мишень «кольцевого фотоприемника, а во втором положении турели фрагмент оптического кадра панорамного объектива проецируется на мишень матричного фотоприемника, при этом коэффициент усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки «кольцевого» сенсора изменяется по соотношению (3), а для выравнивания чувствительностей «кольцевого» и матричного каналов должна быть увеличена в Δ₁/Δ раз величина номинального коэффициента K_m активного пиксела матричного сенсора, причем дополнительно в состав телевизионной камеры введен мультиплексор, первый информационный вход которого подключен к выходу смесителя, второй информационный вход мультиплексора - к выходу «Видео» матричного фотоприемника, управляющий вход мультиплексора - к выходу КСИ селектора синхроимпульсов, а выход мультиплексора является выходом сигнала изображения «Видео» телевизионной камеры, передаваемого на сервер по единственной линии связи, при этом плата видео сервера выполняет дополнительно демультиплексирование входного мультиплексного сигнала изображения «видео» на два канала с последующей записью видеосигнала «Видео 1» и видеосигнала «Видео 2» соответственно в первый и второй блоки оперативной памяти на кадр.The problem is also solved by the fact that in the claimed device of a computer system for panoramic television surveillance with selective image scaling according to option 2, which contains a television camera and a server connected in series, which is a node of a local area network to which two or more personal computers are connected, while in the expansion connector on the server motherboard has a video card that is coordinated in terms of input / output channels, control and power supply with the server bus, containing BEVI, which programmatically inserts a “ring” frame of a television camera into a “rectangular” raster of a computer monitor, moreover, in the observation mode of a panoramic plot, the BEVI input is connected to the output of the RAM block per frame, and the BEVI output is connected to the "network" output of the server; coordinated by input / output channels, control and power supply with the server bus, containing the BEVI, which programmatically inserts the "ring" frame of the television camera into the "rectangular" raster of the computer monitor, and in the mode of observing the panoramic plot, the BEVI input is completely connected to the output of the operational block memory per frame, and the BEVI output - to the "network" output of the server; at the same time, the television camera includes a panoramic lens, an “annular” photodetector made in the form of a circular ring, a “rectangular” (matrix) photodetector mounted on the television camera pointing unit, which carries out its smooth spatial movement within the circle, and the guidance unit is controlled is performed at the command of an operator from a computer, the system unit of which is a server of a computer system, while the television camera contains a sync pulse selector, an electronic "cross" mark generator and a mixer, while the "ring" photodetector is made on a chip made using CMOS technology and contains lines of light-sensitive pixels on the target, located along the radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery, and the number of light-sensitive pixels in each "ring" line of the target is the same, and their area (Δ) is different from line to line, increasing as you move i to the outer periphery of the sensor, and the sensor target consists of photodiode active pixels, each of which has an amplifier with a gain K _m , as well as a built-in ADC that provides the transmission of the video signal of the active pixel to its "radial" video bus, while all of them together combine the active pixels of the target into "radial" columns, and the ADC control for pixels located along each "ring" line of the sensor is carried out using a separately taken "ring" line bus, the total number of which determines the number of lines in the sensor, and the number of "radial" video bus - the number of pixels in each line of the sensor; at the same time, blocks that perform scanning and generating the output voltage of a digital video signal are also placed on the common crystal of the photodetector, namely: a “ring” vertical scanning register that selects the “ring” line; "ring" video switch containing video switches for each "radial" column, which are controlled from the corresponding output of the "ring" line multiplexer and provide video signal transmission at the output of each "radial" video bus to the "ring" video bus, the output of which is the output "Video" of the photodetector, and changing the gain K _m of the active pixel for each current "ring" line of the sensor provides the same value of the reading aperture within the entire "ring" image raster; at the same time, the matrix photodetector, like the “ring” sensor, is made using CMOS technology, with a similar organization according to the “coordinate addressing” method, and the number of its “rectangular” lines is equal to the number of “ring” lines of the “ring” sensor, and with the same photosensitive the area (Δ) of all active pixels of the target, the gain K _m of the active pixel for each current "rectangular" row of the matrix sensor target remains constant and unchanged in value; the first information input of the mixer is connected to the “Video” output of the “ring” photodetector, and the second information input of the mixer is connected to the signal output of the generator of the electronic mark “cross”, the control input of which is connected to the output of the position sensor of the guidance unit, and the “Video” output of the “ring” the photodetector is connected to the input of the sync pulse selector, the CSI output of which is connected to the first input of the generator of the electronic mark "cross", the output of the FSI of the sync pulse selector is connected to the second input of the electronic mark generator; and the output of the SSP of the clock selector - to the input of the external synchronization of the matrix sensor; at the same time, the video card installed in the expansion slot on the server motherboard is designed to input/output the digital video signal “Video” of the television camera, generate the “window” signal, perform switching of the video signal “Video” according to the “window” signal with the formation of a combined image, output which is the output of the video signal of the television system, and in comparison with the prototype [1], the television camera includes an electromechanical turret with a rotation of two positions, controlled by a command from the computer of the system operator, while on the turret on a height-adjustable flange there is an "annular" a photodetector and with a 180° spacing - a pointing unit, on which a matrix photodetector is installed on a height-adjustable flange, and in the first position of the turret, the optical image of the panoramic lens is projected onto the target of the "ring photodetector", and in the second position of the turret, a fragment of the optical frame of the panoramic lens is projected onto target m matrix photodetector, while the gain K _m of the active pixel for each current "ring" line of the "ring" sensor changes according to the ratio (3), and to equalize the sensitivities _of the "ring" and matrix channels, the value of the nominal coefficient K _m of the active pixel of the matrix sensor, moreover, a multiplexer is additionally introduced into the television camera, the first information input of which is connected to the mixer output, the second information input of the multiplexer is connected to the "Video" output of the matrix photodetector, the control input of the multiplexer is connected to the output of the CSI of the sync pulse selector, and the output of the multiplexer is the output of the “Video” image signal of the television camera transmitted to the server via a single communication line, while the video server board additionally demultiplexes the input multiplex image signal “Video” into two channels, followed by recording the video signal “Video 1” and the video signal “Video o 2" respectively into the first and second RAM blocks per frame.

Совокупность известных и новых признаков для обоих вариантов заявляемого устройства не известна из уровня техники, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизны.The set of known and new features for both variants of the proposed device is not known from the prior art, therefore, the proposed technical solution meets the criterion of novelty.

Важно отметить следующее. Светочувствительная площадь пикселов мишени «кольцевого» фотоприемника, как и для прототипа [1], от строки к строке различна. Это вызывается необходимостью для «кольцевого» сенсора, имеющего одинаковое число пикселов в каждой строке, выравнивания разрешающей способности в пределах кадра путем обеспечения одинаковой величины технологического (производственного) зазора между светочувствительными элементами.It is important to note the following. The light-sensitive area of the target pixels of the "ring" photodetector, as for the prototype [1], is different from line to line. This is caused by the need for a “ring” sensor, which has the same number of pixels in each line, to equalize the resolution within the frame by providing the same technological (production) gap between the photosensitive elements.

Но в заявляемом решении телевизионной камеры для обоих вариантов заявляемого устройства компьютерной системы, в отличие от прототипа [1], в качестве «кольцевого» фотоприемника может быть применен сенсор, у которого площадь мишени совпадает с размерами площади оптического кадра панорамного объектива, а величина показателя Δ₁ «кольцевого» сенсора больше показателя Δ матричного датчика.But in the claimed solution of the television camera for both versions of the claimed computer system device, in contrast to the prototype [1], as a "ring" photodetector, a sensor can be used, in which the target area coincides with the size of the area of the optical frame of the panoramic lens, and the value of the indicator Δ _{1 of} the "ring" sensor is greater than the Δ value of the matrix sensor.

В данном решении обеспечено и необходимое выравнивание чувствительности обоих каналов телевизионного наблюдения, использующих такие сенсоры.This solution also provides the necessary equalization of the sensitivity of both television surveillance channels using such sensors.

Поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.Therefore, the proposed technical solution meets the criterion of the presence of an inventive step.

На фиг. 1а приведена структурная схема заявляемого устройства компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения с селективным масштабированием по варианту 1 и на этом же чертеже - структурная схема телевизионной камеры в ее составе; на фиг. 1б изображена структурная схем заявляемого устройства компьютерной системы по варианту 2, где показана и структурная схема ее телевизионной камеры; на фиг. 2 приведена схемотехническая организация «кольцевого» фотоприемника; на фиг. 3 - подробности этой организации применительно к отдельно взятому «радиальному» столбцу; на фиг. 4 представлено размещение «кольцевого» и матричного фотоприемников на поворотной турели, штриховкой на этом чертеже показаны котировочные фланцы, которые раздельно регулируются по высоте, обеспечивая точную настройку заднего отрезка объектива (заднего фокуса) для каждого из фотоприемников; на фиг. 5 - иллюстрация возможных положений мишени матричного фотоприемника на платформе блока наведения; на фиг. 6 - иллюстрация выполнения задачи по электрическому вписыванию изображения «кольцевого» кадра в прямоугольный растр компьютерного монитора; на фиг. 7 - иллюстрация формирования комбинированного изображения на экране компьютерного монитора; на фиг. 8 - пример выполнения электрической схемы блока наведения; на фиг. 9, по данным [2], представлена фотография изображения, полученного при помощи отечественного панорамного зеркально-линзового объектива.In FIG. 1a shows a block diagram of the proposed device of a computer system for panoramic television surveillance with selective scaling according to option 1 and in the same drawing - a block diagram of a television camera in its composition; in fig. 1b shows a block diagram of the claimed computer system device according to option 2, which also shows the block diagram of its television camera; in fig. 2 shows the circuit organization of the "ring" photodetector; in fig. 3 - details of this organization in relation to a single "radial" column; in fig. 4 shows the placement of the "ring" and matrix photodetectors on the rotary turret, the shading in this drawing shows the quotation flanges, which are separately adjustable in height, providing fine adjustment of the rear segment of the lens (back focus) for each of the photodetectors; in fig. 5 - illustration of the possible positions of the target of the matrix photodetector on the platform of the guidance unit; in fig. 6 - an illustration of the task of electrically inscribing an image of a "ring" frame into a rectangular raster of a computer monitor; in fig. 7 is an illustration of the formation of a combined image on a computer monitor screen; in fig. 8 - an example of the implementation of the electrical circuit of the guidance unit; in fig. 9, according to [2], a photograph of an image obtained using a domestic panoramic mirror-lens objective is presented.

Заявляемое устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения для обоих вариантов ее исполнения, см. соответственно фиг. 1а и фиг. 1б, содержит последовательно соединенные телевизионную камеру 1 и сервер 2 (с установленной в нем платой видео), который является узлом локальной вычислительной сети, с возможностью подключения двух или более персональных компьютеров в позиции 3.The claimed device of a computer system for panoramic television surveillance for both versions of its execution, see, respectively, fig. 1a and fig. 1b, contains a television camera 1 connected in series and a server 2 (with a video card installed in it), which is a local area network node, with the ability to connect two or more personal computers in position 3.

В качестве сервера 2 использован системный блок компьютера 4 оператора системы.The system unit of the computer 4 of the operator of the system is used as the server 2.

Телевизионная камера 1 для устройства компьютерной системы по варианту 1, см. фиг. 1а, содержит в своем составе панорамный объектив 1-1, «кольцевой» фотоприемник 1-2, турель 1-3, матричный фотоприемник 1-4, блок наведения 1-5, смеситель 1-6, генератор 1-7 электронной отметки «крест» и селектор синхроимпульсов 1-8. Выход смесителя 1-6 является выходом «Видео 1» телевизионной камеры.Television camera 1 for computer system device according to option 1, see FIG. 1a, contains a panoramic lens 1-1, a "ring" photodetector 1-2, a turret 1-3, a matrix photodetector 1-4, a guidance unit 1-5, a mixer 1-6, a generator 1-7 of an electronic mark "cross ” and clock selector 1-8. Mixer output 1-6 is the "Video 1" output of the TV camera.

По линии связи команда управления телевизионной камерой с компьютера 4 оператора системы поступает на турель 1-3, вторая команда - на блок наведения 1-5. Первый информационный вход блока 1-6 подключен к выходу «Видео» «кольцевого» фотоприемника 1-2, второй информационный вход блока 1-6 - к выходу генератора 1-7 электронной отметки «крест». На управляющий вход генератора 1-7 подается сигнал с датчика положения блока наведения 1-5. Выход «Видео» «кольцевого» фотоприемника 1-2 подключен также к входу селектора 1-8 синхроимпульсов, выход КСИ которого подключен к первому входу генератора 1-7, выход ССИ - ко второму входу генератора 1-7, а выход ССП - к входу внешней синхронизации матричного фотоприемника 1-4. Выход «Видео» матричного фотоприемника 1-4 является выходом «Видео 2» телевизионной камеры.Through the communication line, the command to control the television camera from the computer 4 of the system operator goes to the turret 1-3, the second command - to the guidance unit 1-5. The first information input of the block 1-6 is connected to the "Video" output of the "ring" photodetector 1-2, the second information input of the block 1-6 is connected to the output of the generator 1-7 of the "cross" electronic mark. The control input of the generator 1-7 receives a signal from the position sensor of the guidance unit 1-5. The “Video” output of the “ring” photodetector 1-2 is also connected to the input of the selector 1-8 sync pulses, the output of the CSI of which is connected to the first input of the generator 1-7, the output of the FSI is connected to the second input of the generator 1-7, and the output of the SSP is connected to the input external synchronization of the matrix photodetector 1-4. The "Video" output of the matrix photodetector 1-4 is the "Video 2" output of the television camera.

Телевизионная камера 1 для устройства компьютерной системы по варианту 2, см. фиг. 2, сохраняет все блоки и связи между ними, предусмотренные в предыдущей камере, но отличается от нее введением в ее состав мультиплексора 1-9.Television camera 1 for computer system device according to option 2, see FIG. 2 retains all the blocks and connections between them provided in the previous chamber, but differs from it by the introduction of a multiplexer 1-9 into its composition.

Мультиплексор 1-9 предназначен для синхронизации двух входных цифровых видеосигналов и объединения их на единственную линию связи путем разделения составляющих сигналов по времени. Первый информационный вход мультиплексора 1-9 подключен к выходу смесителя 1-6, второй информационный вход мультиплексора 1-9 - к выходу «Видео» матричного фотоприемника 1-4, управляющий вход мультиплексора 1-9 - к выходу КСИ селектора 1-8 синхроимпульсов, а выход мультиплексора 1-9 является единственным выходом «Видео» телевизионной камеры 1.The multiplexer 1-9 is designed to synchronize two input digital video signals and combine them into a single communication line by separating the component signals in time. The first information input of the multiplexer 1-9 is connected to the output of the mixer 1-6, the second information input of the multiplexer 1-9 - to the "Video" output of the matrix photodetector 1-4, the control input of the multiplexer 1-9 - to the output of the CSI selector 1-8 sync pulses, and multiplexer output 1-9 is the only "Video" output of TV camera 1.

Как и в прототипе [1], плата видео в сервере 2 выполняет программным путем электрическое вписывание изображения «кольцевого» кадра из оперативной памяти в «прямоугольный» растр компьютерного монитора.As in the prototype [1], the video card in the server 2 performs programmatically electrically inscribing the image of the "ring" frame from the RAM into the "rectangular" raster of the computer monitor.

Следует отметить, что в компьютерной программе применительно к операции по реализации электрического вписывания «кольцевого» кадра в «прямоугольный» растр монитора должно быть реализовано соблюдение последовательности передачи телевизионных строк.It should be noted that in the computer program, in relation to the operation of the implementation of the electrical inscribing of the "ring" frame into the "rectangular" raster of the monitor, the sequence of transmission of television lines must be observed.

При условии размещения вписываемого кадра в центральной части экрана монитора выполнение этой задачи представлено на фиг. 7.Provided that the insert frame is placed in the central part of the monitor screen, the execution of this task is shown in Fig. 7.

Продемонстрируем заложенный в эту программы алгоритм, используя растровое положение точечных изображений от двух пикселов «А» и «В» для «кольцевого» фотоприемника 1-2.Let's demonstrate the algorithm embedded in this program, using the raster position of dot images from two pixels "A" and "B" for the "ring" photodetector 1-2.

Пусть, как показано на фиг. 2, пиксел «А» считывается первым в первой «кольцевой» строке сенсора, а пиксел «В» - точно посередине этой строки.Let, as shown in Fig. 2, pixel "A" is read first in the first "ring" row of the sensor, and pixel "B" is read exactly in the middle of this row.

Тогда в «прямоугольном» растре компьютерного монитора (см. фиг. 6) изображение от пиксела «А» будет занимать положение центрального элемента его первой строки, а изображение от пиксела «В» - положение центрального элемента его последней строки.Then in the “rectangular” raster of a computer monitor (see Fig. 6), the image from pixel “A” will occupy the position of the central element of its first row, and the image from pixel “B” will occupy the position of the central element of its last row.

В заявляемом решении компьютерной системы предусмотрена возможность мониторинга фрагментов «кольцевого» кадра при помощи матричного фотоприемника.The claimed solution of the computer system provides for the possibility of monitoring fragments of the "ring" frame using a matrix photodetector.

Панорамный объектив 1-1 телевизионных камер, как и в прототипе [1], предназначен для формирования оптического изображения кругового обзора (кольцевого изображения). В качестве технического решения для панорамного объектива 1-1, совпадающим с аналогичным решением для прототипа, может быть предложен панорамный зеркально-линзовый объектив, конструкция которого запатентована в России отечественными специалистами [2].Panoramic lens 1-1 television cameras, as in the prototype [1], is designed to form an optical image of a circular view (annular image). As a technical solution for a panoramic lens 1-1, coinciding with a similar solution for the prototype, a panoramic mirror-lens lens can be proposed, the design of which is patented in Russia by domestic specialists [2].

Угловое поле в пространстве предметов для этого объектива составляет 360 градусов по азимуту и может достигать (75-80) градусов по углу места. Наличие пассивной (неинформативной) области в центре оптического кадра панорамного объектива, см. фиг. 9, подтверждает целесообразность выбора формы фотоприемника 1-2 в пользу кругового кольца.The angular field in object space for this lens is 360 degrees in azimuth and can reach (75-80) degrees in elevation. The presence of a passive (non-informative) area in the center of the optical frame of the panoramic lens, see Fig. 9 confirms the expediency of choosing the shape of the photodetector 1-2 in favor of a circular ring.

«Кольцевой» фотоприемник 1-2 телевизионных камер (см. фиг. 2) выполнен по технологии КМОП и содержит на общем кристалле «кольцевую» фотоприемную область (мишень) 1-2-1, «кольцевой» регистр 1-2-2 кадровой развертки, «кольцевой» коммутатор 1-2-3 видеосигналов и «кольцевой» мультиплексор 1-2-4.The “ring” photodetector 1-2 of television cameras (see Fig. 2) is made using CMOS technology and contains on a common crystal an “annular” photodetector area (target) 1-2-1, a “ring” register 1-2-2 of a frame scan , "ring" switch 1-2-3 video signals and "ring" multiplexer 1-2-4.

Как показано на фиг. 2, активные пикселы на мишени фотоприемника объединены в столбцы, которые расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца.As shown in FIG. 2, the active pixels on the photodetector target are arranged in columns which are located along the radial directions from the imaginary center of the circular ring.

Каждый активный пиксел мишени (см. фиг. 4) имеет в своем составе светочувствительную область (площадь) 1-2-1-1, усилитель 1-2-1-2 с коэффициентом усиления K_m для каждой текущей «кольцевой» строки и АЦП 1-2-1-3.Each active pixel of the target (see Fig. 4) includes a photosensitive region (area) 1-2-1-1, an amplifier 1-2-1-2 with a gain K _m for each current "ring" line and an ADC 1-2-1-3.

«Кольцевой» коммутатор 1-2-3 видеосигналов состоит из отдельных коммутаторов 1-2-3-1 видеосигнала, число которых соответствует числу активных пикселов в строке, объединенных «кольцевой» шиной видео 1-2-3-2."Ring" video signal switch 1-2-3 consists of separate video signal switches 1-2-3-1, the number of which corresponds to the number of active pixels in a row, united by a "ring" video bus 1-2-3-2.

Отметим, что показанная на фиг. 2 форма светочувствительной площади пиксела в виде прямоугольника, а на фиг. 3 - латинской буквы L, - являются условными. На практике электроды зарядового накопления активных пикселов мишени сенсора, совпадающие с площадью их светочувствительной площади, могут быть выполнены совершенно иначе, например, с геометрической формой в виде части кругового кольца.Note that shown in Fig. 2 the shape of the photosensitive area of the pixel in the form of a rectangle, and in FIG. 3 - the Latin letter L, - are conditional. In practice, the charge accumulation electrodes of the active pixels of the sensor target, coinciding with the area of their light-sensitive area, can be made in a completely different way, for example, with a geometric shape in the form of a part of a circular ring.

Управление АЦП 1-2-1-3 пиксела, как и всех остальных пикселов мишени, осуществляется с управляющего входа «кольцевого» мультиплексора 1-2-3. передающей сигнал управления с соответствующего выхода «кольцевого» регистра 1-2-2 кадровой развертки.The control of the ADC 1-2-1-3 pixels, as well as all other pixels of the target, is carried out from the control input of the "ring" multiplexer 1-2-3. transmitting a control signal from the corresponding output of the "ring" register 1-2-2 vertical scan.

Видеосигнал с выхода каждого АЦП 1-2-1-3 для каждого активного пиксела отдельного взятого «радиального» столбца передается на «радиальную» шину видео 1-2-1-5. Далее при помощи «своего» ключевого МОП-транзистора коммутатора 1-2-3-1, управляемого с одного из выходов мультиплексора 1-2-4, цифровой видеосигнал текущего пиксела передается на «кольцевую» шину видео 1-2-3-2, а затем транслируется по ней на выход «кольцевого» фотоприемника.The video signal from the output of each ADC 1-2-1-3 for each active pixel of a single taken "radial" column is transmitted to the "radial" video bus 1-2-1-5. Further, with the help of "its" key MOS transistor of the switch 1-2-3-1, controlled from one of the outputs of the multiplexer 1-2-4, the digital video signal of the current pixel is transmitted to the "ring" video bus 1-2-3-2, and then transmitted through it to the output of the "ring" photodetector.

Отметим, что на фиг. 2 пунктирные стрелки показывают управление «кольцевыми» строчными шинами 1-2-1-4 фотоприемника со стороны «кольцевого» регистра 1-2-2 кадровой развертки. То, что здесь, как и на фиг. 3, изображены лишь четыре строчные шины является условностью чертежа. На самом деле число шин 1-2-1-4 соответствует показателю действительного числа «кольцевых» строк в заявляемом сенсоре.Note that in Fig. 2 dotted arrows show the control of the "ring" line tires 1-2-1-4 of the photodetector from the side of the "ring" register 1-2-2 of the frame scan. What is here, as in Fig. 3, only four horizontal tires are shown is a convention of the drawing. In fact, the number of tires 1-2-1-4 corresponds to the actual number of "ring" lines in the inventive sensor.

Поясним дополнительно на фиг. 2 и другое. Стрелки с непрерывными линиями отмечают передачу сигнала изображения в сенсоре по «радиальным» шинам видео 1-2-1-5 в направлении к «кольцевому» коммутатору 1-2-3 видеосигналов.Let us further explain in Fig. 2 and more. Arrows with continuous lines mark the transmission of the image signal in the sensor along the "radial" video buses 1-2-1-5 towards the "ring" switch 1-2-3 video signals.

В результате в «кольцевом» растре последовательно один за другим для каждого пиксела отдельно взятой «кольцевой» строки и последовательно строка за строкой для мишени в целом формируется в цифровом виде напряжение выходного видеосигнала фотоприемника.As a result, in the "ring" raster sequentially one by one for each pixel of a single "ring" line and sequentially line by line for the target as a whole, the voltage of the output video signal of the photodetector is formed in digital form.

Как и в прототипе [1], благодаря принятой для изготовления предлагаемого «кольцевого» сенсора видеосигнала технологии КМОП, обеспечивается возможность интегрировать на один общий кристалл не только фотоприемник с АЦП для каждого активного пиксела, но и блоки цифровой развертки телевизионной камеры. Реализация такого решения обеспечивает существенное снижение общего энергопотребления телевизионной камеры.As in the prototype [1], thanks to the CMOS technology adopted for the manufacture of the proposed “ring” video signal sensor, it is possible to integrate not only a photodetector with an ADC for each active pixel, but also digital scanning units of a television camera onto one common chip. The implementation of this solution provides a significant reduction in the overall power consumption of the television camera.

Матричный фотоприемник 1-4 телевизионных камер, выполненный также по технологии КМОП, сохраняет все признаки прибора, реализованного по методу «координатная адресация» американскими специалистами в «нулевые» двухтысячные годы. Об этом сообщалось и подробно комментировалось в отечественной монографии [3, с. 67, рис. 1.21].The matrix photodetector of 1-4 television cameras, also made using CMOS technology, retains all the features of a device implemented using the "coordinate addressing" method by American specialists in the "zero" two thousand years. This was reported and commented in detail in the domestic monograph [3, p. 67, fig. 1.21].

В той же работе [3, с. 65] отмечалось, что применение активного усилителя в пикселе позволяет осуществить в таком сенсоре режим зарядового, т.е. докоммутационного усиления видеосигнала, добиваясь величины эквивалентного преобразования «свет - сигнал» до 250 мкВ/е.In the same work [3, p. 65] it was noted that the use of an active amplifier in a pixel makes it possible to implement a charge mode in such a sensor, i.e. pre-switching amplification of the video signal, achieving the value of the equivalent conversion "light - signal" up to 250 μV / e.

Именно этот результат явился решающей предпосылкой заявляемого решения, т.к. его можно распространить и на «кольцевой» сенсор, работающий совместно (параллельно) с матричным фотоприемником.It was this result that was the decisive prerequisite for the proposed solution, since it can also be extended to a "ring" sensor operating in conjunction (in parallel) with a matrix photodetector.

Очевидно, что по этой технологии на кристалле матричного фотоприемника 1-4 также реализуется задача по формированию цифрового видеосигнала «прямоугольного» растра с пониженным энергопотреблением.Obviously, this technology also implements the task of forming a digital video signal of a "rectangular" raster with reduced power consumption on the matrix photodetector chip 1-4.

К этому необходимо добавить, что «кольцевой» фотоприемник 1-3 и матричный фотоприемник 1-4 могут формировать телевизионный сигнал как монохромного (черно-белого), так и цветного изображения.To this it must be added that the "ring" photodetector 1-3 and the matrix photodetector 1-4 can form a television signal of both monochrome (black and white) and color images.

Устройство «кольцевого» фотоприемника цветного изображения было предложено в патенте РФ [4]. Отметим, что обязательный в этом решении инфракрасный светофильтр (ИК-фильтр), обеспечивающий согласование фотоприемника со спектральной чувствительностью человеческого глаза, может быть выполнен в составе панорамного объектива или интегрирован непосредственно в «кольцевой» сенсор.The device of a "ring" photodetector of a color image was proposed in the patent of the Russian Federation [4]. Note that the infrared light filter (IR filter) required in this solution, which ensures the matching of the photodetector with the spectral sensitivity of the human eye, can be made as part of a panoramic lens or integrated directly into the “ring” sensor.

Как и в прототипе [1], в заявляемом решении блок наведения 1-5 осуществляет плавное круговое пространственное перемещение мишени матричного фотоприемника 1-4 по проекции «кольцевого» изображения панорамной сцены, но здесь, - когда турель 1-3 занимает новое положение.As in the prototype [1], in the claimed solution, the guidance unit 1-5 performs a smooth circular spatial movement of the target of the matrix photodetector 1-4 along the projection of the "ring" image of the panoramic scene, but here, when the turret 1-3 occupies a new position.

Электрическая схема блока 1-5 может быть реализована на базе технического решения, которое ранее было использовано в описании к патенту РФ для прототипа [1].The electrical circuit of block 1-5 can be implemented on the basis of a technical solution that was previously used in the description of the RF patent for the prototype [1].

Рассмотрим работу блока 1-5 (см. фиг.8), электрическая схема которого выполнена на двух оптронах HSSR, обозначенных как VT1 и VT2.Consider the operation of block 1-5 (see Fig.8), the electrical circuit of which is made on two HSSR optocouplers, designated as VT1 and VT2.

Изделие HSSR-7111 согласно [5] - однополюсный нормально разомкнутый оптрон с выходным каскадом на мощных МОП-транзисторах, имеет очень малое сопротивление во включенном состоянии и работает в точности как полупроводниковое реле. Будем считать, что управление наведением осуществляется командами в соответствии с табл Л.The product HSSR-7111 according to [5] is a single-pole normally open optocoupler with a power MOSFET output stage, has a very low on-resistance and operates exactly like a solid-state relay. We will assume that guidance is controlled by commands in accordance with Table L.

Отметим, что подаваемые в телевизионную камеру с компьютера по двухпроводной линии связи сигналы управления блоком 1-5 наведения являются постоянными напряжениями положительной или отрицательной полярности.Note that the control signals of the pointing unit 1-5 supplied to the television camera from the computer via a two-wire communication line are constant voltages of positive or negative polarity.

Величина этих напряжений (5... 12) вольт отсчитывается относительно провода «общий». При отсутствии команд управления данные напряжения тоже отсутствуют. Поэтому оптроны VT1 и VT2 разомкнуты, а электродвигатель М обесточен.The value of these voltages (5 ... 12) volts is measured relative to the "common" wire. In the absence of control commands, these voltages are also absent. Therefore, optocouplers VT1 and VT2 are open, and the electric motor M is de-energized.

Пусть по линии связи на блок 1-5 наведения поступает команда «Управление поворотом» - «Вперед». Тогда оптрон VT2 замыкается, а электродвигатель M подключается к источнику переменного напряжения ~U и начинает вращаться. Если взамен этой команды поступит команда «Управление поворотом» - «Назад», то замкнется оптрон VT1, а электродвигатель M будет вращаться в другом направлении.Let the command "Turn Control" - "Forward" be sent to the guidance block 1-5 via the communication line. Then the optocoupler VT2 closes, and the electric motor M is connected to an AC voltage source ~U and starts to rotate. If instead of this command, the command "Turn control" - "Back" is received, then the optocoupler VT1 will close, and the electric motor M will rotate in the other direction.

Концевые выключатели SF1 и SF2 обеспечивают границы позиционирования в пределах одного кругового оборота матричного фотоприемника 1-5.Limit switches SF1 and SF2 provide positioning limits within one circular revolution of the matrix photodetector 1-5.

Датчик положения выполнен на базе переменного резистора RP_n, имеющего линейную зависимость изменения сопротивления от угла поворота, а постоянный резистор R_n ^* служит для реализации настроечной работы по точному позиционированию. Движок резистора RP_nкинематически (через редуктор) связан с двигателем М.The position sensor is made on the basis of a variable resistor RP _n , which has a linear dependence of the resistance change on the angle of rotation, and a fixed resistor R _n ^* serves to implement tuning work for precise positioning. The resistor engine RP _n is kinematically (through a gearbox) connected to the engine M.

Отметим, что сигнал датчика положения (напряжение U_n с потенциометра RP_n), подается на управляющий вход генератора 1-7 электронной отметки «крест», обеспечивая перемещение маркера на «кольцевом» изображении в соответствии с командами, поступающими с блока наведения 1-5.Note that the position sensor signal (voltage U _n from the potentiometer RP _n ) is fed to the control input of the generator 1-7 of the electronic mark "cross", ensuring the movement of the marker on the "ring" image in accordance with the commands coming from the guidance unit 1-5 .

Управление поворотом турели 1-3 можно выполнить по этой же схеме (см. фиг. 8), при этом концевые выключатели SF1 и SF2 будут обеспечивать точное позиционирование каждого из двух фотоприемников относительно оптического кадра панорамного объектива 1-1. Команды управления турелью 1-3 в этом случае совершенно аналогичны тем, которые приведены в табл. 1.The rotation of the turret 1-3 can be controlled according to the same scheme (see Fig. 8), while the limit switches SF1 and SF2 will provide accurate positioning of each of the two photodetectors relative to the optical frame of the panoramic lens 1-1. Turret control commands 1-3 in this case are completely similar to those given in Table. 1.

Все сигнальные операции и управляющие команды выполняются в соответствии с прикладной компьютерной программой, которая является неотъемлемой частью разработки данной телевизионной системы.All signaling operations and control commands are carried out in accordance with the application computer program, which is an integral part of the development of this television system.

Характеристика сигналов управления, сопутствующих команде «Выбор режима видео», представлена в табл. 2.Characteristics of control signals accompanying the command "Select video mode" is presented in Table. 2.

Очевидно, что подача всех сигналов управления осуществляется с клавиатуры компьютера 4 и/или помощи ее компьютерной мыши.It is obvious that the supply of all control signals is carried out from the keyboard of computer 4 and/or the help of its computer mouse.

Добавим, что команда «Выбор режима видео» распространяется в пределах компьютера, а поэтому является командой внутреннего пользования. Команда «Управление наведением» - внешняя команда, т.к. она предназначена для управления работой телевизионной камеры.We add that the "Select video mode" command is distributed within the computer, and therefore is an internal command. The "Hover control" command is an external command, because it is designed to control the operation of the television camera.

Необходимо отметить, что сигнал «окошко» может определять всю растровую зону выбираемого фрагмента изображения или быть ее меньше, но геометрические центры этих областей всегда совпадают.It should be noted that the "window" signal can define the entire raster area of the selected image fragment or be smaller, but the geometric centers of these areas always coincide.

Заявляемое устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения с селективным масштабированием изображения по варианту 1 работает следующим образом.The inventive device of a computer system for panoramic television surveillance with selective image scaling according to option 1 works as follows.

Как и в прототипе [1], предполагается, что телевизионная камера 1 установлена в фиксированное положение, например при помощи фотоштатива (на фиг. 1 он 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 tripod (not shown in Fig. 1).

При ее включении компьютерной системы она начинает действовать по умолчанию в режиме 1, а в компьютере 4 формируется сигнал логической «1» для команды «Выбор режима видео» - «Кольцевое» изображение и выбор интересующего в нем фрагмента».When it is turned on, the computer system starts to act by default in mode 1, and in computer 4 a logical “1” signal is generated for the command “Select video mode” - “Ring” image and select a fragment of interest in it.

Поэтому на плате видео компьютера 4 выполняется цифровое микширование сигнала «видео 1» с сигналом электронной отметки «крест», а в результате коммутации этих сигналов именно сигнал «Видео 1» с «наложенной» на него отметкой «крест» воспроизводится на экране компьютерного монитора.Therefore, on the video board of computer 4, the video 1 signal is digitally mixed with the signal of the electronic mark "cross", and as a result of switching these signals, it is the signal "Video 1" with the mark "cross" superimposed on it that is reproduced on the screen of the computer monitor.

Напомним, что «кольцевое» положение электронной отметки «крест» в пределах растра фотоприемника 1-2 определяется в зависимости от положения движка потенциометра RP_n, установленного в блоке наведения 1-5.Recall that the "ring" position of the electronic mark "cross" within the raster of the photodetector 1-2 is determined depending on the position of the potentiometer slider RP _n installed in the guidance unit 1-5.

«Крест» отмечает на изображении зону повышенного интереса оператора, а он, подавая с компьютера 4 в телекамеру 1 команду «Управление поворотом» - «Вперед», «Назад», может дистанционно установить эту отметку в пределах ее полного кругового перемещения."Cross" marks on the image a zone of increased interest of the operator, and he, giving from the computer 4 to the camera 1 the command "Turn control" - "Forward", "Back", can remotely set this mark within its full circular movement.

Здесь также должно быть учтено, что наша электронная отметка «крест» при наведении на выбранный объект априори располагается точно в середине «кольцевого» изображения по его ширине (см.фиг.7, слева).It should also be taken into account here that our electronic mark "cross" when hovering over the selected object is a priori located exactly in the middle of the "ring" image along its width (see Fig. 7, left).

Одновременно матричный фотоприемник 1-4 формирует видеосигнал оптически увеличенного изображения выбранного объекта, которое является базовым при создании необходимого изображения «окошка».At the same time, the matrix photodetector 1-4 generates a video signal of an optically enlarged image of the selected object, which is the base for creating the necessary image of the "window".

По выходу «Видео 1» сформированный цифровой телевизионный сигнал (ЦТС) по интерфейсу (например, USB 2,0) по линии связи передается на сервер 2, где выполняется запись видеоинформации в блок оперативной памяти на кадр.At the “Video 1” output, the generated digital television signal (DTS) is transmitted via an interface (for example, USB 2.0) via a communication line to server 2, where video information is recorded in a RAM block per frame.

Далее по команде оператора турель 1-3 устанавливается в новое положение, а телевизионная система - переводится в режим 2 работы.Further, at the command of the operator, the turret 1-3 is set to a new position, and the television system is switched to mode 2 of operation.

В результате оператор может контролировать комбинированное изображение, которое формируется «кольцевым» фотоприемником 1-2 и одновременно матричным сенсором 1-4 при его текущем местоположении.As a result, the operator can control the combined image, which is formed by the "ring" photodetector 1-2 and at the same time by the matrix sensor 1-4 at its current location.

Отметим, что видеосигнал сенсора 1-4 в цифровом виде по интерфейсу транслируется из телевизионной камеры 1 (по выходу «Видео 2) в сервер 2, но по другому кабелю линии связи.Note that the video signal of the sensor 1-4 is transmitted digitally via the interface from the television camera 1 (via the “Video 2” output) to the server 2, but via a different cable of the communication line.

Для того, чтобы коммутация режимов работы системы происходила без внесения искажений в наблюдаемые изображения, фотоприемники телевизионной камеры работают в режиме Genlock, который обеспечивается путем подачи на вход внешней синхронизации матричного сенсора 1-4 сигнала синхронизации приемника (ССП) от «кольцевого» сенсора 1-2.In order for the switching of the operating modes of the system to occur without introducing distortions into the observed images, the photodetectors of the television camera operate in the Genlock mode, which is ensured by applying to the external synchronization input of the matrix sensor 1-4 the receiver synchronization signal (SSP) from the "ring" sensor 1- 2.

Отметим, что в плате видео сервера 2 изображение комбинированного изображения целесообразно выводить на центральную часть экрана компьютерного монитора.Note that in the video server board 2, the image of the combined image is expediently displayed on the central part of the screen of the computer monitor.

В нем изображение «окошка» (см. фиг.7, справа) занимает центральное положение внутри свободной зоны «кольцевого» изображения.In it, the image of the "window" (see Fig.7, right) occupies a central position within the free zone of the "ring" image.

Эта рекомендация диктуется созданием необходимых эргономических условий для работы оператора компьютера 4 и пользователей компьютеров 3.This recommendation is dictated by the creation of the necessary ergonomic conditions for the work of the operator of computer 4 and users of computers 3.

Наличие же свободной зоны в центральной части кольцевого изображения (см. фиг. 9) является важной для этого предпосылкой.The presence of a free zone in the central part of the annular image (see Fig. 9) is an important prerequisite for this.

Селективное масштабирование изображения в заявляемом решении обеспечивает не только увеличение геометрических размеров выбранного фрагмента панорамного телевизионного изображения, но и выигрыш в его разрешающей способности.Selective image scaling in the proposed solution provides not only an increase in the geometric dimensions of the selected fragment of a panoramic television image, but also a gain in its resolution.

Если число светочувствительных пикселов в строке матричного фотоприемника 1-4 равно числу пикселов для «кольцевой» строки сенсора 1-2, получаемый выигрыш в разрешающей способности (четкости) этого фрагмента панорамного изображения, по сравнению с прототипом [1], составит т раз согласно соотношению (1).If the number of photosensitive pixels in the row of the matrix photodetector 1-4 is equal to the number of pixels for the "ring" row of the sensor 1-2, the resulting gain in resolution (clarity) of this fragment of the panoramic image, compared with the prototype [1], will be m times according to the ratio (1).

Благодаря выравниванию в телевизионной камере чувствительностей «кольцевого» и матричного фотоприемников, этот выигрыш достигается без потерь отношения сигнал/шум наблюдаемого изображения.Due to the equalization of the sensitivity of the "ring" and matrix photodetectors in the television camera, this gain is achieved without loss of the signal-to-noise ratio of the observed image.

После завершения записи этого изображения в дополнительный (второй) блок памяти сервера 2 оно также становится доступным для всех пользователей компьютеров 3.After this image is written to the additional (second) memory block of server 2, it also becomes available to all users of computers 3.

Необходимо отметить, что, как и в прототипе [1], так и в заявляемом решении устройства компьютерной системы по варианту 1, см фиг. 1а, линия связи телевизионной камеры 1 с сервером 2 содержит два кабеля цифрового видеосигнала («Видео 1» и «Видео 2»), что экономически является достаточно затратным условием.It should be noted that, as in the prototype [1], and in the claimed decision of the computer system device according to option 1, see Fig. 1a, the communication line of the television camera 1 with the server 2 contains two digital video cables ("Video 1" and "Video 2"), which is quite costly in terms of economics.

Этот недостаток устраняется в заявляемом решении устройства компьютерной системы по варианту 2, см. фиг. 1б, в котором обеспечивается наличие одного (единственного) кабеля по видеосигналу, а, следовательно, и дополнительный технический результат - упрощение линии связи.This drawback is eliminated in the proposed solution for the device of the computer system according to option 2, see Fig. 1b, which provides the presence of one (single) video cable, and, consequently, an additional technical result - simplification of the communication line.

Эти изменения включают введение в состав телевизионной камеры 1 дополнительно мультиплексора 1-9, а также дополнительные функции, выполняемые платой видео сервера 2.These changes include the introduction of an additional multiplexer 1-9 into the television camera 1, as well as additional functions performed by the video server board 2.

Это означает, что плата видео сервера 2 должна осуществлять демультиплексирование входного мультиплексного сигнала изображения «Видео» на два канала с последующей записью видеосигнала «Видео 1 и видеосигнала «Видео 2» соответственно в первый и второй блоки оперативной памяти на кадр.This means that the board of the video server 2 must demultiplex the input multiplex image signal “Video” into two channels, followed by recording the video signal “Video 1” and the video signal “Video 2”, respectively, into the first and second blocks of RAM per frame.

В настоящее время все блоки заявляемого решения устройства компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения с селективным масштабирование изображения для двух предлагаемых вариантов освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью.Currently, all blocks of the proposed solution for a computer system for panoramic television surveillance with selective image scaling for the two proposed options have been mastered or can be mastered by the domestic industry.

Поэтому следует считать предлагаемую группу изобретений соответствующей требованию о промышленной применимости.Therefore, the proposed group of inventions should be considered as meeting the requirement of industrial applicability.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION

1. Патент РФ №2727920. МПК H04N 7/00. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения с селективным масштабированием изображения. / В.М. Смелков // Б.И. - 2020. - №21.1. RF patent No. 2727920. IPC H04N 7/00. The device of a computer system for panoramic television surveillance with selective image scaling. / V.M. Smelkov // B.I. - 2020. - No. 21.

2. Патент РФ №2185645. МПК G02B 13/06, G02B 17/08. Панорамный зеркально-линзовый объектив. / А.В. Куртов, В.А. Соломатин // Б.И. - 2002. - №20.2. RF patent No. 2185645. IPC G02B 13/06, G02B 17/08. Panoramic reflex lens. / A.V. Kurtov, V.A. Solomatin // B.I. - 2002. - No. 20.

3. Березин В.В., Умбиталиев А.А., Фахми Ш.С., Цыцулин А.К. и Шипилов Н.Н. Твердотельная революция в телевидении: Телевизионные системы на основе приборов с зарядовой связью, систем на кристалле и видеосистем на кристалле. Под ред. А.А. Умбиталиева и А.К. Цыцулина. - М.: «Радио и связь», 2006.3. Berezin V.V., Umbitaliev A.A., Fakhmi Sh.S., Tsytsulin A.K. and Shipilov N.N. Solid state television revolution: Charge-coupled device, system-on-a-chip and video-system-on-a-chip television systems. Ed. A.A. Umbitalieva and A.K. Tsytsulina. - M.: "Radio and communication", 2006.

4. Патент РФ №2710779. МПК H04N 5/374. Устройство «кольцевого» фотоприемника цветного изображения для панорамного телевизионно-компьютерного наблюдения. / В.М. Смелков // Б.И. - 2019 - №2.4. RF patent No. 2710779. IPC H04N 5/374. The device of the "ring" color image photodetector for panoramic television-computer surveillance. / V.M. Smelkov // B.I. - 2019 - №2.

5. www.avagotech.com.5. www.avagotech.com.

Claims

1. The device of a computer system for panoramic television surveillance with selective image scaling, containing a television camera and a server connected in series, which is a local area network node to which two or more personal computers are connected, while a video card is installed in the expansion slot on the server motherboard, coordinated via input / output channels, control and power supply with the server bus, containing an electric image inscribing unit (BEVI), which programmatically inserts a “ring” frame of a television camera into a “rectangular” raster of a computer monitor, and in the mode of viewing a panoramic plot, the BEVI enters completely connected to the output of the RAM block per frame, and the BEVI output - to the "network" output of the server; at the same time, the television camera includes a panoramic lens, an “annular” photodetector made in the form of a circular ring; "rectangular" (matrix) photodetector mounted on the pointing unit of the television camera, which carries out its smooth spatial movement within the circle, and the guidance unit is controlled by the operator's command from the computer, the system unit of which is the server of the computer system, while the television camera contains its composition is a sync pulse selector, an electronic mark generator "cross" and a mixer, the output of which is the "Video 1" output of a television camera; while the "ring" photodetector is made on a crystal manufactured using the technology of complementary structures "metal-oxide-semiconductor" (CMOS) and contains on the target a line of light-sensitive pixels located along the radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery, and the number of light-sensitive pixels in each "ring" line of the target is the same, and their area (Δ) is different from line to line, increasing as it moves towards the outer periphery of the sensor, and the sensor target consists of photodiode active pixels, each of which has an amplifier with a gain K _m , as well as an analog-to-digital converter (ADC), which ensures the transmission of the video signal of the active pixel to its "radial" video bus, while all of them combine the active pixels of the target into "radial" columns, and the ADC control for pixels located along each "ring" line of the sensor, is carried out using a separately taken "co “front” line bus, the total number of which determines the number of lines in the sensor, and the number of “radial” video buses determines the number of pixels in each sensor line; at the same time, blocks that perform scanning and generating the output voltage of a digital video signal are also placed on the common crystal of the photodetector, namely: a “ring” vertical scanning register that selects the “ring” line; "ring" video switch containing video switches for each "radial" column, which are controlled from the corresponding output of the "ring" line multiplexer and provide video signal transmission at the output of each "radial" video bus to the "ring" video bus, the output of which is the output "Video" of the photodetector, and changing the gain K _m of the active pixel for each current "ring" line of the sensor provides the same value of the reading aperture within the entire "ring" image raster; at the same time, the matrix photodetector, like the “ring” sensor, is made using CMOS technology, with a similar organization according to the “coordinate addressing” method, and the number of its “rectangular” lines is equal to the number of “ring” lines of the “ring” sensor, and with the same photosensitive area (Δ) of all active pixels of the target, the gain K _m of the active pixel for each current "rectangular" row of the matrix sensor target remains constant and unchanged in value, and the output of the digital video signal of the matrix photodetector is the "Video 2" output of the television camera; the first information input of the mixer is connected to the “Video” output of the “ring” photodetector, and the second information input of the mixer is connected to the signal output of the generator of the electronic mark “cross”, the control input of which is connected to the output of the position sensor of the guidance unit, and the “Video” output of the “ring” the photodetector is connected to the input of the sync pulse selector, the output of the CSI of which is connected to the first input of the generator of the electronic mark "cross", the output of the FSI of the sync pulse selector is connected to the second input of the electronic mark generator; and the output of the SSP of the clock selector - to the input of the external synchronization of the matrix sensor; at the same time, the video card installed in the expansion slot on the server motherboard is designed to input / output digital video signals "Video 1" and "Video 2", respectively, generate a "window" signal, perform switching of video signals "Video 1" and "Video 2" according to the "window" signal with the formation of a combined image, the output of which is the output of the video signal of the television system, characterized in that the television camera includes an electromechanical turret with a rotation of two positions, controlled by a command from the system operator's computer, while on the turret on an adjustable At the height of the flange there is an “annular” photodetector and, with a separation of 180 °, a guidance unit, on which a matrix photodetector is installed on a height-adjustable flange, and in the first position of the turret, the optical image of the panoramic lens is projected onto the target of the “ring” photodetector, and in the second position of the turret a fragment of the optical frame of a panoramic lens is projected i on the target of the matrix photodetector, while the gain K _m of the active pixel for each current "ring" line of the "ring" sensor changes according to the ratio:

and to equalize the sensitivities of the "ring" and matrix channels, the value of the nominal coefficient K _m of the active pixel of the matrix sensor should be increased by Δ ₁ /Δ times.

2. The device of a computer system for panoramic television surveillance with selective image scaling, containing a television camera and a server connected in series, which is a local area network node to which two or more personal computers are connected, while a video card is installed in the expansion slot on the server motherboard, coordinated via input/output channels, control and power supply with the server bus, containing a BEVI electric image inscribing unit, which programmatically inserts a “ring” frame of a television camera into a “rectangular” raster of a computer monitor, and in the mode of viewing a panoramic plot, the BEVI input is completely connected to the output of the RAM block per frame, and the output of the BEVI - to the output of the "network" of the server; at the same time, the television camera includes a panoramic lens, an “annular” photodetector made in the form of a circular ring, a “rectangular” (matrix) photodetector mounted on the television camera pointing unit, which carries out its smooth spatial movement within the circle, and the guidance unit is controlled is performed at the command of the operator from the computer, the system unit of which is the server of the computer system, while the television camera contains a sync pulse selector, an electronic mark generator "cross" and a mixer, while the "ring" photodetector is made on a chip made using CMOS technology, and contains lines of light-sensitive pixels on the target, located along the radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery, and the number of light-sensitive pixels in each "ring" line of the target is the same, and their area (Δ) is different from line to line, increasing as mobile to the outer periphery of the sensor, and the sensor target consists of photodiode active pixels, each of which has an amplifier with a gain K _m , as well as a built-in ADC that provides the transmission of the video signal of the active pixel to its "radial" video bus, while all of them together combine the active pixels of the target into "radial" columns, and the ADC control for pixels located along each "ring" line of the sensor is carried out using a separately taken "ring" line bus, the total number of which determines the number of lines in the sensor, and the number of "radial" video bus - the number of pixels in each line of the sensor; at the same time, blocks that perform scanning and generating the output voltage of a digital video signal are also placed on the common crystal of the photodetector, namely: a “ring” vertical scanning register that selects the “ring” line; "ring" video switch containing video switches for each "radial" column, which are controlled from the corresponding output of the "ring" line multiplexer and provide video signal transmission at the output of each "radial" video bus to the "ring" video bus, the output of which is the output "Video" of the photodetector, and changing the gain K _m of the active pixel for each current "ring" line of the sensor provides the same value of the reading aperture within the entire "ring" image raster; at the same time, the matrix photodetector, like the “ring” sensor, is made using CMOS technology, with a similar organization according to the “coordinate addressing” method, and the number of its “rectangular” lines is equal to the number of “ring” lines of the “ring” sensor, and with the same photosensitive the area (Δ) of all active pixels of the target, the gain K _m of the active pixel for each current "rectangular" row of the matrix sensor target remains constant and unchanged in value; the first information input of the mixer is connected to the “Video” output of the “ring” photodetector, and the second information input of the mixer is connected to the signal output of the generator of the electronic mark “cross”, the control input of which is connected to the output of the position sensor of the guidance unit, and the “Video” output of the “ring” the photodetector is connected to the input of the sync pulse selector, the output of the CSI of which is connected to the first input of the generator of the electronic mark "cross", the output of the FSI of the sync pulse selector is connected to the second input of the electronic mark generator; and the output of the SSP of the sync pulse selector - to the input of the external synchronization of the matrix sensor; at the same time, the video card installed in the expansion slot on the server motherboard is designed to input/output the digital video signal “Video” of the television camera, generate the “window” signal, perform switching of the “Video” video signal according to the “window” signal with the formation of a combined image, output which is the output of the video signal of the television system, characterized in that the television camera includes an electromechanical turret with a rotation of two positions, controlled by a command from the computer of the system operator, while on the turret on a height-adjustable flange there is an "annular" photodetector and with spacing by 180° - pointing unit, on which a matrix photodetector is installed on a height-adjustable flange, and in the first position of the turret the optical image of the panoramic lens is projected onto the target of the "ring" photodetector, and in the second position of the turret a fragment of the optical frame of the panoramic lens is projected onto the target of the matrix of the photodetector, while the gain K _m of the active pixel for each current "ring" line of the "ring" sensor changes according to the ratio (1), and to equalize the sensitivities of the "ring" and matrix channels, the value of the nominal coefficient should be increased by Δ ₁ /Δ times K _m of the active pixel of the matrix sensor, while additionally a multiplexer is introduced into the television camera, the first information input of which is connected to the mixer output, the second information input of the multiplexer is connected to the "Video" output of the matrix photodetector, the control input of the multiplexer is connected to the output of the CSI of the sync pulse selector, and the output of the multiplexer is the output of the “Video” image signal of the television camera transmitted to the server via a single communication line, while the video server board performs additional demultiplexing of the input multiplex image signal “Video” into two channels, followed by recording the video signal “Video 1” and the video signal “Video 2" coo Responsibly in the first and second blocks of RAM per frame.

3. The device of the computer system for panoramic television surveillance according to claim 1 or 2, characterized in that the "ring" and matrix photodetectors of the television camera are sensors of a monochrome or color television signal.

4. The device of the computer system for panoramic television surveillance according to claim 1 or 2, characterized in that in the "ring" photodetector of the television camera, the charge accumulation electrodes of the active pixels of the sensor target, coinciding with the area of their photosensitive area, are made with a geometric shape in the form of a part of a circular ring .

5. The computer system device for panoramic television surveillance according to claim 1 or 2, characterized in that in the video server board the image of the combined image is displayed on the central part of the computer monitor, in which the image of the "window" occupies a central position inside the free zone of the "ring" image.