ФОТОПРИЕМНИК ДВИЖУЩИХСЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ Российский патент 1995 года по МПК H04N3/14 

Изобретение относится к телевизионным системам контроля и слежения, в частности к устройствам выделения подвижных объектов, находящихся в поле зрения устройства.

Целью изобретения является повышение вероятности выделения подвижных объектов в условиях помех.

Указанная цель достигается тем, что в фотоприемник, содержащий первую входную и первую выходную матрицы светочувствительных элементов, первый и вторые блоки задержки, генератор тактовых импульсов, соединенный своими выходами с управляющими входами первой входной и первой выходной матриц светочувствительных элементов первого и вторых блоков задержки, датчик скорости движения изображения, выход которого подключен к генератору тактовых импульсов, введены n вторых входных матриц светочувствительных элементов, последовательно установленных перед первой входной матрицей светочувствительных элементов, n вторых выходных матриц светочувствительных элементов, последовательно установленных перед первой выходной матрицей светочувствительных элементов, блок обработки входных сигналов, соединенных своими входами с выходом первой входной матрицы светочувствительных элементов и через n вторых блоков задержки с выходами n вторых входных матриц светочувствительных элементов, а выходом с первым блоком задержки, блок обработки выходных сигналов, соединенный своими входами с выходом первой выходной матрицы светочувствительных элементов и через n вторых блоков задержки с выходами n вторых выходных матриц светочувствительных элементов, блок сравнения cоединенный своими входами с выходом первого блока задержки и выходом блока обработки выходных сигналов, причем управляющие входы вторых входных и выходных матриц светочувствительных элементов, блока обработки входных сигналов, блока обработки выходных сигналов и блока сравнения соединены с выходами генератора тактовых импульсов.

На фиг.1 приведен фотоприемник; на фиг.2 вариант выполнения блока обработки входных (выходных) сигналов; на фиг.3 вариант выполнения блока сравнения; на фиг.4 временная диаграмма напряжений на выходе блоков фотоприемника.

Фотоприемник содержит первую входную матрицу 1¹ и первую выходную матрицу 2¹ светочувствительных элементов, объединенных в линейки межэлементной зарядовой связью и расположенных в пределах линейного поля 3 зрения объектива (на фиг. не показан) таким образом, что ориентация линеек совпадает с направлением движения изображения. Диаметр линейного поля зрения D, размеры первых входной и выходной матриц l х L. Расстояние между выходными элементами матриц 1¹, 2¹ составляет 1 см. Перед матрицами 1¹, 2¹ последовательно друг за другом по направлению движения изображения установлены соответственно n вторых входных матриц 1².1ⁿ⁺¹ и n вторых выходных матриц 2².2ⁿ⁺¹ (на фиг.1 показан случай n 2). Каждая из n матриц идентична первой и также имеет размер lxL. При этом расстояние между выходными элементами первой матрицы и i-й второй матрицы является конструктивным параметром и для случая, показанного на фиг.1, составляет l_i il/l₁ l, l₂ 2 l/.

Каждая матрица является законченным передающим телевизионным прибором, представляющим собой большую (сверхбольшую) интегральную схему, изготовленную по твердотельной технологии. Матрица кроме светочувствительных элементов содержит также и "внутрикристальную обрамляющую электронику" (на фиг. не показана), включающую в себя задающие генераторы, формирователи уровней, схемы считывания, усиления и другие элементы, обеспечивающие работу матрицы. При этом на одном кристалле может быть размещена одна или несколько матриц.

Выходы первой входной матрицы 1¹ непосредственно и выходы вторых входных матриц 1².1ⁿ⁺¹ через блоки 4¹.4ⁿ задержки подключены ко входам блока 5 обработки входных сигналов. Выходы первой выходной матрицы 2¹ непосредственно и выходы вторых выходных матриц 2².2ⁿ⁺¹через блоки 6¹.6ⁿ задержки подключены к входам блока 7 обработки выходных сигналов. Выход блока 7 непосредственно и выход блока 5 через первый блок 8 задержки соединены с входом блока 9 сравнения сигналов. Управляющие входы матриц 1¹.1ⁿ⁺¹, 2¹. 2ⁿ⁺¹, блоков 4¹. 4ⁿ, 5, 6¹.6ⁿ, 7, 8, 9 подключены к генератору 10 тактовых импульсов, который в свoю очередь соединен с датчиком 11 скорости движения изображения.

Блоки 5, 7 могут быть выполнены идентичными и состоять, например, (фиг. 2) из n+1 параллельно включенных блоков 12¹.12ⁿ⁺¹ формирования импульсов, соединенных с входами логического блока 13, реализующего функцию "k из ". На фиг.2 показан случай k 2, m 3.

Блок 9 может быть выполнен, например, (фиг.3) в виде последовательно соединенных сумматора 14 и пороговой схемы 15, причем первый вход сумматора соединен с выходом блока 7 непосредственно, а второй вход соединен с выходом первого блока 8 задержки через инвертор 16.

На фиг.4 приняты следующие обозначения: U_m пороговый уровень; для остальных напряжений U нижний индекс указывает номер блока, верхний индекс соответствует верхнему индексу блока; Т₁ l/V_из время задержки блока 4; Т₂ 2l/V_из время задержки лока 4²; Т_cм l_см/V_из время задержки блока 8; V_из скорость движения изображения; 17 сигнал от неподвижного объекта, 18 сигнал от подвижного объекта, 19 шумовой выброс, 20 местоположение сигнала, подавленного шумом, 21 импульс от неподвижного объекта, 22 импульс от подвижного объекта, 23 импульс от шумового выброса, 24 местоположение импульса, не сформированного из-за подавления сигнала шумом, 25 инвертированный импульс от неподвижного объекта, 26 инвертированный импульс от подвижного объекта.

Фотоприемник движущихся изображений работает следующим образом.

Контролируемое поле, содержащее подвижные и неподвижные объекты, при помощи объектива (не показан) проектируется на светочувствительные матрицы 1¹, 1², 1³, 2¹, 2², 2³. Вследствие движения основания на матрицы проектируется движущееся изображение. Величина и направление скорости движения изображения в процессе работы предполагаются неизменными. Под действием света в светочувствительных элементах образуются зарядовые пакеты. За счет манипуляции напряжениями обеспечивается перетекание зарядовых пакетов из элемента в элемент линейки. Скорость движения пакетов задается тактовыми импульсами (не показаны) с генератора 10. Управление осуществляется таким образом, чтобы зарядовые пакеты двигались вдоль всех линеек синхронно со скоростью, равной скорости изображения, вследствие чего происходит накопление зарядов. После достижения зарядовыми пакетами выходных элементов матриц производится последовательное считывание сигналов. Такое считывание осуществляется в каждом такте. Считанные с матриц 1¹, 1², 1³ сигналы (напряжения U¹₁, U²₁, U³₁ на фиг.4) содержат сигналы 17 от неподвижного объекта, сигналы 18 от подвижного объекта, шумовые сигналподобные выбросы 19. Сигнал от подвижного объекта в матрице 1¹подавляется шумом. Благодаря линиям 4¹, 4² сигналы от одного и того же объекта, полученные в разных входных матрицах, поступают в блок 5 одновременно. Из сигналов 17, 18 и шумового выброса 19 в блоках 12¹, 12², 12³ формируются нормированные импульсы 21, 22, 23 стандартной длительности и амплитуды. В месте 20, где располагается сигнал, подавленный шумом, импульс не формируется. Нормированные импульсы поступают на вход логического блока 13, реализующего логическую функцию "2 из 3" (для срабатывания необходимо не менее двух импульсов). Импульсы 21, 22, для которых условие выполняется, проходят на выход блока 5.

Регистрация движущегося изображения матрицами 2¹, 2², 2³, задержка сигналов в блоках 6¹, 6², а также их обработка в блоке 7 производится аналогичным образом. Импульсы 21, 22 из блока 7 и задержанные на время Т_cм импульсы 21, 22 из линии 8 поступают в блок 9 одновременно. Задержанные импульсы инвертируются (импульсы 25, 26). Местоположения импульсов 21, 25 от неподвижного объекта совпадают, эти импульсы взаимно уничтожаются и на выход устройства не проходят. Импульсы 22, 26 от подвижного объекта за счет его смещения на величину δ_см ( δ_см пространственный порог выделения подвижного объекта) за время Т_cмперемещения изображения на расстояние l_см оказываются разнесенными во времени и импульс 22 проходит на выход устройства.

Использование: в телевизионных системах контроля и слежения, в частности в устройствах выделения подвижных объектов, находящихся в поле зрения устройства. Сущность: фотоприемник содержит первые и вторые входные и выходные матрицы светочувствительных элементов, объединенных в линейки межэлементной зарядовой связью. Матрицы расположены на входе и на выходе изображения в поле зрения фотоприемника таким образом, что одноименные линейки расположены на одной линии и ориентированы параллельно направлению движения изображения. Кроме того фотоприемник содержит блок обработки входных сигналов, соединенных непосредственно и через вторые линейки задержки с входными матрицами, блок обработки выходных сигналов, соединенный непосредственно и через вторые линии задержки с выходными матрицами, блок сравнения сигналов, соединенный с блоком обработки выходных сигналов непосредственно, а с блоком сравнения входных сигналов через первую линию задержки. Цель изобретения - повышение вероятности выделения подвижных объектов в условиях помех. 4 ил.

ФОТОПРИЕМНИК ДВИЖУЩИХСЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ, содержащий первую входную и первую выходную матрицы светочувствительных элементов, первый и вторые блоки задержки, генератор тактовых импульсов, выходы которого подключены к управляющим входам первой входной и первой выходной матриц светочувствительных элементов, первому и вторым блокам задержки, датчик скорости движения изображения, выход которого подключен к входу генератора тактовых импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения вероятности выделения подвижных объектов, введены n дополнительных входных и n дополнительных выходных матриц светочувствительных элементов, при этом дополнительно введенные входные и выходные матрицы последовательно расположены по ходу движения изображения, выход первой входной матрицы соединен с блоком обработки входных сигналов, а выход первой выходной матрицы соединен с блоком обработки выходных сигналов, n входных дополнительных матриц подключены к n входам вторых блоков задержки, n выходов которых подключены к n входам блока обработки входных сигналов, выход которого подключен к первому входу блока сравнения через первый блок задержки, и выходы n выходных дополнительных матриц светочувствительных элементов соединены с n входами вторых блоков задержки, выходы n вторых блоков задержки соединены с n входами блока обработки выходных сигналов, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, управляющие входы n входных и n выходных матриц светочувствительных элементов, блока обработки входных сигналов, блока обработки выходных сигналов и блока сравнения соединены с выходом генератора тактовых импульсов.