RU81613U1

RU81613U1 - DEVICE FOR SPEED REGISTRATION OF IMAGES

Info

Publication number: RU81613U1
Application number: RU2008116981/22U
Authority: RU
Inventors: Михаил Ильич Крутик; Владимир Викторович Попов; Михаил Сергеевич Семин; Виктор Петрович Майоров; Илья Михайлович Семин; Владимир Михайлович Левичев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие НАНОСКАН"; Михаил Ильич Крутик
Priority date: 2008-05-04
Filing date: 2008-05-04
Publication date: 2009-03-20

Abstract

Использование: В телевизионной технике, а именно - в системах скоростной цифровой видеосъемки для передачи и обработки видеосигналов быстропротекающих процессов.Usage: In television technology, namely in high-speed digital video systems for transmitting and processing video signals of fast processes.

Существо: Устройство для скоростной регистрации изображений содержит корпус 1 с несущими конструктивными элементами, выполненными в виде двух опорных плит 2 и 3, в корпусе 1 размещены электронный блок 4 обработки видеоинформации, входной объектив 5, оптический вход которого связан с изображением регистрируемого объекта, а выход - со входом коллимирующего объектива 8, выход которого связан через разделительную призму 9 и зеркала 10 с каналами обработки видеоинформации, каждый из которых содержит модуль 7 управления, выход которого подключен к входам электронного блока 4 обработки видеоинформации, и оптически связанные фокусирующий объектив и электронно-оптический преобразователь 6, причем устройство выполнено четырехканальным, а разделительная призма 9, установленная на оптической оси коллимирующего объектива 8, выполнена с четырьмя симметрично расположенными отражательными гранями, оптически связанными с четырьмя зеркалами 10, установленными под углом 45° к продольной оси устройства и связанными с оптическими входами фокусирующих объективов каналов обработки видеоинформации.Creature: A device for high-speed image registration comprises a housing 1 with load-bearing structural elements made in the form of two support plates 2 and 3, an electronic video processing unit 4, an input lens 5, the optical input of which is connected to the image of the object being registered, and the output are placed in the housing 1 - with the input of the collimating lens 8, the output of which is connected through a dividing prism 9 and the mirror 10 with video processing channels, each of which contains a control module 7, the output of which is connected to the inputs of the electronic unit 4 for processing video information, and an optically coupled focusing lens and an electron-optical converter 6, the device being made four-channel, and the dividing prism 9 mounted on the optical axis of the collimating lens 8 is made with four symmetrically arranged reflective faces optically connected with four mirrors 10, installed at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the device and associated with the optical inputs of the focusing lenses of the video processing channels nation.

1 н.п.ф.п.м., 5 илл.1 n.p.f.p.m., 5 ill.

Description

Полезная модель относится к телевизионной технике и может использоваться в системах скоростной цифровой видеосъемки для передачи и обработки видеосигналов быстропротекающих процессов.The utility model relates to television technology and can be used in high-speed digital video systems for transmitting and processing video signals of fast processes.

Известна система скоростной цифровой видеосъемки [1], содержащая электронно-оптический блок, блок приема и обработки информации, импульсную лампу-вспышку и оптически связанные лазерный излучатель и фотодатчик, установленные на линии, пересекающей траекторию движения регистрируемого объекта, при этом электронно-оптический блок содержит видеокамеру, входной и проекционный объективы, соединительные разъемы, интерфейсный модуль, источник электропитания и электронно-оптический преобразователь, оптический вход которого связан через входной объектив с изображением регистрируемого объекта, а выход - через проекционный объектив с оптическим входом видеокамеры, соединенной через кабель связи с контроллером блока приема и обработки информации, при этом электронно-оптический блок содержит программируемый высоковольтный источник электропитания и последовательно соединенные программируемый формирователь временных интервалов задержки, программируемый формирователь импульсов многократной экспозиции, программируемый формирователь длительности затворного импульса и формирователь высоковольтного наносекундного затворного импульса, вход интерфейсного модуля связан через соответствующий соединительный разъем с кабелем связи, а выход - с информационными входами программируемого высоковольтного источника электропитания, программируемого формирователя временных интервалов задержки, программируемого формирователя импульсов многократной экспозиции и программируемого формирователя длительности затворного импульса, причем выход программируемого высоковольтного источника электропитания подключен к управляющему входу формирователя высоковольтного наносекундного затворного импульса, выход которого подключен к затвору электронно-оптического преобразователя, а запускающий вход программируемого формирователя временных интервалов задержки подключен к входу «ПУСК», соединенному с одним из выходов фотодатчика, другой выход которого подключен к A known system for high-speed digital video [1], containing an electron-optical unit, a unit for receiving and processing information, a flash lamp and optically coupled laser emitter and a photosensor mounted on a line intersecting the trajectory of the detected object, while the electron-optical unit contains video camera, input and projection lenses, connecting sockets, interface module, power supply and electron-optical converter, the optical input of which is connected through the input an objective lens with an image of the object being registered, and the output through a projection lens with an optical input of a video camera connected via a communication cable to the controller of the information receiving and processing unit, while the electron-optical unit contains a programmable high-voltage power supply and a programmable shaper of delay time intervals, connected in series, programmable multiple exposure pulse shaper, programmable gate pulse shaper and The driver of the high-voltage nanosecond gate pulse, the input of the interface module is connected through a corresponding connector to the communication cable, and the output is connected to the information inputs of the programmable high-voltage power supply, programmable driver of time delay intervals, programmable driver of pulses of multiple exposure and programmable driver of the duration of the gate pulse, and the output is programmable high voltage power supply connected to the control input of the driver of the high-voltage nanosecond gate pulse, the output of which is connected to the gate of the electron-optical converter, and the trigger input of the programmer of the driver of the time intervals of the delay is connected to the input "START" connected to one of the outputs of the photosensor, the other output of which is connected to

входу синхронизации импульсной лампы-вспышки, управляющий вход которой соединен через кабель связи с контроллером блока приема и обработки информации.the synchronization input of the flash lamp flash, the control input of which is connected via a communication cable to the controller of the information receiving and processing unit.

Недостатком такой системы является невозможность избавиться от параллакса при съемке быстропротекающих процессов, поскольку в нем не предусмотрены технические средства для его устранения.The disadvantage of this system is the inability to get rid of parallax when shooting fast processes, since it does not provide technical means for its elimination.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство для скоростной регистрации изображений [2], содержащее корпус с несущими конструктивными элементами, в корпусе размещены электронный блок обработки видеоинформации, связанный через соединительный разъем с кабелем связи, входной объектив, оптический вход которого связан с изображением регистрируемого объекта, а выход - с каналом обработки видеоинформации, содержащим оптически связанные фокусирующий объектив и электронно-оптический преобразователь, а также модуль управления, коллимирующий объектив, вход которого оптически связан с выходом входного объектива, разделительную призму, два зеркала, распорный элемент и второй канал обработки видеоинформации с соответствующими фокусирующим объективом, электронно-оптическим преобразователем и модулем управления, при этом выходы модулей управления каналов обработки информации подключены к входам электронного блока обработки видеоинформации, разделительная призма установлена на оптической оси коллимирующего объектива, отражательные грани разделительной призмы оптически связаны с зеркалами, установленными под углом 45° к продольной оси устройства и связанными с оптическими входами фокусирующих объективов каналов обработки видеоинформации, несущие конструктивные элементы выполнены в виде двух опорных плит, установленных ортогонально продольной оси устройства и закрепленных на верхней и нижней стенках корпуса, при этом распорный элемент закреплен между упомянутыми опорными плитами, разделительная призма и зеркала установлены на первой опорной плите со стороны коллимирующего объектива, фокусирующие объективы расположены между указанными плитами, электронно-оптические преобразователи установлены на задней стороне второй опорной плиты.The closest in technical essence to the proposed utility model is a device for high-speed image registration [2], comprising a housing with load-bearing structural elements, an electronic video processing unit is placed in the housing, connected via a connector to a communication cable, an input lens, the optical input of which is connected to image of the registered object, and the output with the channel for processing video information containing optically coupled focusing lens and electron-optical conversion a camera, as well as a control module, a collimating lens, the input of which is optically connected to the output of the input lens, a separation prism, two mirrors, a spacer element and a second video processing channel with the corresponding focusing lens, an electron-optical converter and a control module, while the outputs of the control modules information processing channels are connected to the inputs of the electronic video processing unit, the dividing prism is mounted on the optical axis of the collimating lens, reflect The flats of the dividing prism are optically connected to mirrors mounted at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the device and connected to the optical inputs of the focusing lenses of the video processing channels, the supporting structural elements are made in the form of two base plates mounted orthogonally to the longitudinal axis of the device and mounted on the upper and lower the walls of the housing, while the spacer element is fixed between the aforementioned base plates, the dividing prism and mirrors are mounted on the first base plate with one ones collimating lens focusing lenses disposed between said plates, electro-optical transducers are mounted on the rear side of the second support plate.

Недостатком такого устройства является недостаточное быстродействие при видеосъемке быстропротекающих процессов, поскольку оно содержит два канала обработки информации.The disadvantage of this device is the lack of speed when filming fast processes, because it contains two channels of information processing.

Технический результат, заключающийся в повышении быстродействия при регистрации быстропротекающих процессов, достигается в предлагаемом устройстве для скоростной регистрации изображений, содержащем корпус с несущими конструктивными элементами, выполненными в виде двух опорных плит, в корпусе размещены электронный блок обработки видеоинформации, входной объектив, оптический вход которого связан с изображением регистрируемого объекта, а выход - со входом коллимирующего объектива, выход которого связан через разделительную призму и зеркала с каналами обработки видеоинформации, каждый из которых содержит модуль управления, выход которого подключен к входам электронного блока обработки видеоинформации, и оптически связанные фокусирующий объектив и электронно-оптический преобразователь, тем, что оно выполнено четырехканальным, а разделительная призма, установленная на оптической оси коллимирующего объектива, выполнена с четырьмя симметрично расположенными отражательными гранями, оптически связанными с четырьмя зеркалами, установленными под углом 45° к продольной оси устройства и связанными с оптическими входами фокусирующих объективов каналов обработки видеоинформации.The technical result, which consists in increasing the speed when registering fast processes, is achieved in the proposed device for high-speed image registration, comprising a housing with load-bearing structural elements made in the form of two base plates, an electronic video processing unit, an input lens, the optical input of which is connected with the image of the registered object, and the output with the input of the collimating lens, the output of which is connected through a dividing prism and Mirrors with video information processing channels, each of which contains a control module, the output of which is connected to the inputs of the electronic video information processing unit, and an optically coupled focusing lens and an electron-optical converter, in that it is made four-channel, and a dividing prism mounted on the optical axis of the collimating lens, made with four symmetrically arranged reflective faces, optically coupled to four mirrors mounted at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the device and associated optical inputs focusing lenses video processing channel.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:The essence of the utility model is illustrated by drawings, where:

- на фиг.1 изображено устройство в изометрии со снятым защитным кожухом;- figure 1 shows a device in isometry with the protective cover removed;

- на фиг.2 показан вид устройства сбоку;- figure 2 shows a side view of the device;

на фиг.3 показан вид на устройство спереди (со стороны входного объектива);figure 3 shows a front view of the device (from the input lens side);

- на фиг.4 изображено зеркало;- figure 4 shows a mirror;

- на фиг.5 представлена разделительная призма.- figure 5 presents the separation prism.

Устройство (фиг.1, фиг.2) содержит корпус 1 с несущими конструктивными элементами, выполненными в виде двух опорных плит 2 и 3, установленных ортогонально продольной оси устройства и закрепленных на верхней и нижней стенках корпуса.The device (Fig. 1, Fig. 2) comprises a housing 1 with load-bearing structural elements made in the form of two support plates 2 and 3 mounted orthogonally to the longitudinal axis of the device and mounted on the upper and lower walls of the housing.

В корпусе 1 размещены электронный блок обработки видеоинформации 4, выполненный на печатных платах с электрорадиоэлементами.In the housing 1 there is an electronic video processing unit 4, made on printed circuit boards with electronic components.

В передней части корпуса установлен входной объектив 5 (фиг.3), оптический вход которого связан с изображением регистрируемого объекта.In front of the housing there is an input lens 5 (Fig.3), the optical input of which is associated with the image of the registered object.

Устройство содержит четыре идентичных канала обработки видеоинформации, каждый из которых включает оптически связанные между собой фокусирующий объектив The device contains four identical video processing channels, each of which includes a focusing lens optically coupled

(на чертежах не показаны, расположены за защитной стенкой между опорными плитами 2 и 3) и электронно-оптический преобразователь 6, а также модуль 7 управления.(not shown in the drawings, located behind the protective wall between the base plates 2 and 3) and the electron-optical converter 6, as well as the control module 7.

Кроме того, устройство содержит коллимирующий объектив 8, вход которого оптически связан с выходом входного объектива 5, разделительную призму 9 (фиг.2) и четыре зеркала 10 (фиг.4).In addition, the device contains a collimating lens 8, the input of which is optically connected to the output of the input lens 5, a dividing prism 9 (figure 2) and four mirrors 10 (figure 4).

Разделительная призма 9, выполненная с четырьмя отражающими гранями (фиг.5), установлена на оптической оси коллимирующего объектива 8 и оптически связана с четырьмя зеркалами 10, установленными под углом 45° к продольной оси устройства и связанными с оптическими входами фокусирующих объективов (на чертежах не показаны).A dividing prism 9 made with four reflective faces (Fig. 5) is mounted on the optical axis of the collimating lens 8 and is optically coupled to four mirrors 10 mounted at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the device and connected to the optical inputs of the focusing lenses (not shown in the drawings). shown).

Сверху корпуса 1 закреплена рукоятка 11, предназначенная для переноски устройства при транспортировке и эксплуатации.On top of the housing 1 is fixed to the handle 11, designed to carry the device during transportation and operation.

Разделительная призма 9 и зеркала 10, предназначенные для разделения и переноса изображения на четыре канала, установлены на первой опорной плите 2 со стороны коллимирующего объектива 8. Фокусирующие объективы расположены между указанными плитами 2 и 3 (закрыты стенкой 12), электронно-оптические преобразователи 9 установлены на задней стороне второй опорной плиты 3.Separating prism 9 and mirrors 10, designed to divide and transfer the image into four channels, are mounted on the first base plate 2 from the side of the collimating lens 8. Focusing lenses are located between the said plates 2 and 3 (closed by the wall 12), electron-optical converters 9 are installed on the back side of the second base plate 3.

Выходы четырех модулей 7 управления каналов обработки информации подключены к входам электронного блока 4 обработки видеоинформации.The outputs of the four modules 7 control channels of information processing are connected to the inputs of the electronic unit 4 for processing video information.

Каналы обработки информации совместно с электронным блоком 4 предназначены для преобразования изображения быстроперемещающегося объекта или быстропротекающего процесса в видеосигнал, передаваемый через соединительный разъем 13 во внешнюю систему обработки информации (на чертеже не показана).The information processing channels together with the electronic unit 4 are intended for converting an image of a rapidly moving object or a fast-moving process into a video signal transmitted through a connecting connector 13 to an external information processing system (not shown in the drawing).

Модули 7 управления предназначены для считывания информации с матричных электронно-оптических преобразователей 6 и для обеспечения согласованной во времени работы каналов обработки информации.The control modules 7 are designed to read information from matrix electron-optical converters 6 and to ensure coordinated in time operation of information processing channels.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При проведении съемки быстропротекающего процесса в предлагаемом устройстве реализуется метод синхронной высокоскоростной съемки по четырем каналам.When shooting a fast-moving process, the proposed device implements the method of synchronous high-speed shooting through four channels.

При пролете объекта, находящегося в поле зрения объектива 5, его изображение поступает на коллимирующий объектив 8, затем на разделительную призму 9, с помощью When flying an object located in the field of view of the lens 5, its image enters the collimating lens 8, then to the separation prism 9, using

которой оно «разделяется на четыре канала», и поступает на зеркала 10, которые направляют его одновременно на входы фокусирующих объективов четырех каналов обработки информации, после чего они поступают на входы электронно-оптических преобразователей 6. Электронно-оптические преобразователи 6 с наносекундным затвором обеспечивают преобразование изображения движущегося с большой скоростью объекта (снаряда, пули или другого объекта) с временем экспозиций до 10^-8 с.which it is "divided into four channels", and enters the mirrors 10, which direct it simultaneously to the inputs of the focusing lenses of the four channels of information processing, after which they enter the inputs of the electron-optical converters 6. Electron-optical converters 6 with a nanosecond shutter provide conversion images of an object moving at a high speed (projectile, bullet or other object) with an exposure time of up to 10 ^-8 s.

С электронно-оптических преобразователей 6 видеосигналы в цифровом виде подаются на информационные входы электронного блока 4, где преобразуются в результирующий видеосигнал, несущий покадровую информацию об изображении.From the electron-optical converters 6, the video signals in digital form are fed to the information inputs of the electronic unit 4, where they are converted into the resulting video signal carrying frame-by-frame image information.

С выхода электронного блока 4 видеосигнал передается через соединительный разъем 13 по кабелю связи (на чертеже не показан) во внешнюю систему приема и обработки информации (на чертеже не показана), где обрабатывается по специальной программе и записывается в буферную память (не показана). Объем буферной памяти позволяет обеспечивает покадровую запись изображений объектов с необходимой дискретностью и достаточно высоким качеством.From the output of the electronic unit 4, the video signal is transmitted through the connecting connector 13 via a communication cable (not shown in the drawing) to an external information reception and processing system (not shown in the drawing), where it is processed by a special program and recorded in a buffer memory (not shown). The volume of buffer memory allows for frame-by-frame recording of images of objects with the necessary discreteness and fairly high quality.

Поскольку в устройстве используется единая оптическая система для четырех каналов обработки информации, т.е. устройство позволяет проводить слежение за быстродвижущимся объектом с помощью одного входного объектива 5, то полностью исключается явление параллакса. Дело в том, что при обработке информации электронно-оптические преобразователи 6 и каждый из электронных компонентов, относящихся к каждому каналу, вносят определенную временную задержку, которые суммируются и накапливаются.Since the device uses a single optical system for four channels of information processing, i.e. Since the device allows tracking a fast-moving object using one input lens 5, the parallax phenomenon is completely eliminated. The fact is that when processing information, the electron-optical converters 6 and each of the electronic components related to each channel introduce a certain time delay, which are summed and accumulated.

Техническое решение, реализованное в предлагаемой конструкции устройства, позволяет повысить быстродействие при обработке покадровой видеоинформации за счет того, что четыре канала обработки информации работают попеременно и переключаются с помощью модулей управления 7. В то время, когда происходит обработка предыдущего кадра видеоинформации в одном канале, другой канал может начать принимать и обрабатывать следующий кадр видеоинформации.The technical solution implemented in the proposed design of the device allows to improve performance when processing frame-by-frame video information due to the fact that four channels of information processing work alternately and are switched using control modules 7. At the same time that the previous frame of video information is processed in one channel, the other the channel can begin to receive and process the next frame of video information.

Механическая часть устройства (корпус 1, опорные плиты 2 и 3, стенка 12, рукоятка 11) изготавливается из алюминиевого сплава и проходит специальную обработку для чернения поверхностей (чтобы не создавать оптических помех в виде световых бликов и The mechanical part of the device (case 1, base plates 2 and 3, wall 12, handle 11) is made of aluminum alloy and undergoes special processing to blacken surfaces (so as not to create optical interference in the form of light glare and

отражений). Оптические узлы (объективы 5, 8, призма 9, зеркала 104) являются стандартными и изготавливаются на предприятиях оптической промышленности.reflections). Optical nodes (lenses 5, 8, prism 9, mirrors 104) are standard and are manufactured at the enterprises of the optical industry.

Электронно-оптические преобразователи 6 являются матричными твердотельными фоточувствительными приборами, которые изготавливаются на предприятиях электронной техники. Электронные узлы и элементы устройства для скоростной регистрации изображений реализованы на элементах цифровой вычислительной техники, находящихся в серийном изготовлении.Electron-optical converters 6 are matrix solid-state photosensitive devices, which are manufactured at electronic enterprises. Electronic components and elements of the device for high-speed image registration are implemented on the elements of digital computer technology, which are in serial production.

Источники информации:Information sources:

1. Патент РФ на полезную модель №53524, М. Кл. H04N, 5/235, опублик. 2006 г.1. RF patent for utility model No. 53524, M. Cl. H04N, 5/235, published. 2006 year

2. Патент РФ на полезную модель №63153, М. Кл. H04N, 5/235, опублик. 2007 г.2. RF patent for utility model No. 63153, M. Cl. H04N, 5/235, published. 2007 year

Claims

A device for high-speed image registration, comprising a housing with load-bearing structural elements made in the form of two base plates, an electronic video processing unit is located in the housing, an input lens, the optical input of which is connected to the image of the object being registered, and the output - with the input of the collimating lens, the output of which connected through a dividing prism and mirrors with video processing channels, each of which contains a control module, the output of which is connected to the inputs of electronic a video processing unit, and an optically coupled focusing lens and an electron-optical converter, the device being made four-channel and the separation prism mounted on the optical axis of the collimating lens made with four symmetrically arranged reflective faces optically coupled to four mirrors mounted at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the device and associated with the optical inputs of the focusing lenses of the video processing channels.