СИСТЕМА ТЕЛЕВИЗИОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК H04N5/76 H04N7/18 

Изобретение относится к связи, в частности, к передаче видеоизображения телевизионными сигналами (ТС), и может быть использовано для дистанционного наблюдения или контроля за объектом или пространством (местностью, помещениями и т.д.) с помощью множества телевизионных камер, каждая из которых направлена на отдельный объект или участок пространства.

Существующие телевизионные системы используют для передачи видеосигнала радиочастотные кабели или радиоканалы на базе радиостанций различных типов и классов. Однако в реализации таких систем существует ряд технических трудностей, связанных с временным разделением видеоинформации от нескольких камер и последовательной записью на видеомагнитофон или воспроизведением на экране монитора.

Известна телевизионная система, в которой телевизионные камеры имеют общий канал синхронизации.

Задача воспроизведения видеоинформации в этой системе решается следующим образом. В кадровом гасящем синхроимпульсе видеосигнала от каждой камеры делаются врезки, соответствующие номеру камеры, которая в данный момент записывается на видеомагнитофон. Во время воспроизведения видеоизображения пользователем указывается номер камеры, и устройство выводит на экран монитора только те кадры изображения, врезки в кадровый гасящий импульс которого соответствуют введенному пользователем номеру камеры. В результате на экран монитора выводится только видеоизображение от нужной камеры, видеосигналы остальных камер пропускаются. Такое техническое решение в связи с необходимостью в едином канале синхронизации всех телевизионных камер значительно усложняет монтаж системы и требует использования телевизионных камер, имеющих специальный вход синхронизации, который в большинстве камер отсутствует.

Одним из близких технических решений к заявляемому является телевизионная система, предназначенная для наблюдения и контроля за объектом. Эта система содержит группу асинхронно работающих телевизионных камер, соединенных кабельными линиями с переключающим устройством, и состоит из аналого-цифрового преобразователя (АЦП), устройства хранения цифровых данных, устройства формирования стробирующего сигнала, коммутатора, кодирующего устройства.

В данной системе телевизионное изображение от нескольких камер подается на переключающее устройство, которое подключает первую камеру и ожидает прихода кадрового синхроимпульса, при появлении которого АЦП начинает преобразование ТС в цифровую форму, сохраняя его в первом банке цифровых данных. Закончив оцифровку полного кадра, переключающее устройство подключается ко второй камере. В момент появления кадрового синхроимпульса АЦП преобразует в цифровую форму телевизионное изображение от второй камеры и сохраняет его во втором банке цифровых данных. В это же время цифровые данные с телевизионным изображением от первой камеры подаются на ЦАП и далее на видеовыход устройства, на котором к видеосигналу добавляется идентифицирующая информация о номере камеры, и полный видеосигнал записывается на видеомагнитофон.

Данное техническое решение имеет следующие недостатки: большая трудоемкость в проведении строительно-монтажных работ, связанных с прокладкой радиочастотных кабелей от телевизионных камер к пункту управления; невозможность переноса телевизионных камер на более удаленное расстояние от места установки видеоконтрольного устройства без дополнительных материальных затрат, связанных с дополнительной прокладкой радиочастотных кабелей; невозможность установки телевизионных камер на подвижных объектах; низкое качество выводимого на видеоконтрольное устройство изображения в связи с невозможностью устройства различать первый и второй полукадр чересстрочной развертки.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является система описываемая в патенте США N 4326221.

Целью изобретения является создание системы телевизионного наблюдения, использующей функционирующие на одной частоте радиоканалы для передачи видеоизображения от телевизионных камер, удаленных на значительное расстояние от центральной станции.

Технический результат от реализации такой системы заключается в расширении функциональных возможностей системы, снижении стоимости, связанной с возможностью работы всех передатчиков телевизионного сигнала в системе на одной несущей частоте, в повышении качества выводимого на монитор изображения от телевизионных камер, при этом на экране монитора может воспроизводиться изображение от всех телевизионных камер одновременно.

Это достигается тем, что для воспроизведения видеоизображения от телевизионных камер, установленных для контроля и наблюдения за удаленным (на 5-10 км) объектом, используются радиоканалы, работающие на одной частоте с разделением во времени.

Совокупность узлов и связей, реализующих систему, позволяет обеспечить телевизионное наблюдение за контролируемым объектом, передавая видеоизображения от всех камер с разделением во времени на одном частотном канале. Это обеспечивается тем, что коммутатор нагрузки в соответствии с командой, передаваемой от блока управления, отключает не опрашиваемые в данный момент передатчики ТС от антенн.

Установка телевизионных камер в гермобоксы дает системе дополнительные функции благодаря наличию в гермобоксе исполнительного блока, позволяющего: управлять поворотной платформой, на которой установлен гермобокс, в двух плоскостях; управлять трансфокатором объектива (приближать, удалять); фокусировать объектив; включать-выключать обогрев стекла и стеклоочиститель гермобокса; включать-выключать периферийные устройства (прожектора, сирены и т.д.).

Принятые пультом управления видеоизображения от телевизионных камер могут выводиться на один или несколько мониторов.

Введенный в систему диспетчер памяти обеспечивает управление цифровыми потоками информации, поступающими в (из) ОЗУ, а также вырабатывает сигнал на формирование команд управления.

Селектор синхроимпульсов предназначен для выделения из полного телевизионного сигнала синхроимпульсов строчной и кадровой разверток, а также для выделения синхроимпульсов первого полукадра чересстрочной развертки.

Блок управления предназначен для ввода с клавиатуры команд оператора, формирования команд управления телевизионными камерами и компановки телевизионного кадра на мониторе.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 блок-схема блока управления.

Система телевизионного наблюдения (фиг. 1) содержит 1, 2,n гермобоксов с телевизионными камерами ( n станций наблюдений) и центральную станцию 3.

Гермобоксы 1, 2,n содержат соответственно телевизионные камеры 4.1, 4.2, 4.n, к выходам которых последовательно присоединены передатчики ТС 5.1, 5.2, 5.n, коммутаторы нагрузки 6.1, 6.2,6.n и эквиваленты нагрузки 7.1, 7.2, 7.n. Гермобоксы содержат также приемники 8.1, 8.2,8.n команд управления, дешифраторы 9.1, 9.2,9.n, первые выходы которых соединены со входами исполнительных блоков 10.1, 10.2, 10.n, вторые выходы со входами коммутаторов нагрузки 6.1, 6.2,6.n.

Центральная станция 3 содержит приемник ТС 13, селектор синхроимпульсов 14, АЦП 15, ОЗУ 16, диспетчер памяти 17, видеоконтроллер 18, блок управления 19, передатчик 20 команд управления. Первый выход приемника ТС 13 соединен сл входом селектора синхроимпульсов 14, второй выход со входом АЦП 15, выходы которых соединены со входами диспетчера памяти 17, ОЗУ 16 двунаправленной шиной соединено с диспетчером памяти 17, который также двунаправленной шиной соединен с блоком управления 19, выход диспетчера памяти 17 подключен ко входу видеоконтроллера 18, выходом соединенного с монитором 22.

Антенны 21 ТС и 23 команд управления подключены соответственно к приемнику ТС 13 и передатчику 20 команд управления.

Блок управления 19 (фиг. 2) содержит микропроцессор 24, ПЗУ 25, часы-таймер 26, ОЗУ 27, клавиатуру 28, параллельно соединенные двунаправленной шиной, выход которой подключен к диспетчеру памяти 17.

Предлагаемая система телевизионного наблюдения реализована на 16-ти телевизионных камерах (n 1-16).

Однако увеличение числа телевизионных камер возможно, но оно зависит от параметров элементной базы (быстродействия), на которой реализованы АЦП, диспетчер памяти, видеоконтроллер, блок управления, что влияет на время смены изображения от камер на экране монитора.

Принцип работы системы заключается в следующем.

В исходном состоянии гермобоксы 1, 2,n установлены на поворотных платформах и размещены на расстояниях 5-10 км от центральной станции для наблюдения за местностью. Передатчики 5.1, 5.2, 5.n телевизионного сигнала в гермобоксах настроены на одну частоту.

Телевизионное изображение через ПЗС-матрицы телевизионных камер 4.1, 4.2,4.n, преобразуется в стандартные телевизионные видеосигналы с амплитудой 1-1.5 В, подаваемые на входы передатчиков ТС 5.1, 5.2, 5.n. Выходы передатчиков в исходном состоянии через коммутаторы нагрузки 6.1, 6.2, 6.n соединены с эквивалентом нагрузки 7.1, 7.2,7.п. Излучение ТС в эфир отсутствует.

Центральная станция 3, установленная по посту службы контроля, после включения источника питания устанавливает систему в исходное состояние.

Микропроцессор 24 организует начальный сброс блока управления 19, по которому устанавливается начальный адрес ОЗУ 27, проверяется сохранность записанной в ПЗУ 25 служебной информации и через видеоконтроллер 18 выводит ее на экран монитора 22. Одновременно с этим блок управления 19 запрещает диспетчеру памяти 17 записывать в ОЗУ 16 и выводить из нее информацию на видеоконтроллер 18.

Приемник ТС 13, селектор синхроимпульсов 14 и АЦП 15 находятся в состоянии ожидания сигнала телевизионного изображения от телевизионных камер 4.1, 4.2, 4.п.

Выведенная на экран монитора 22 информация из ПЗУ 25 содержит меню пользователя, в соответствии с которым оператор должен указать: количество мониторов, на которые будут выводиться телевизионные изображения; количество телевизионных камер, видеоизображения от которых будут выводиться на экран одного монитора; число, месяц, год и время начала работы системы; физические номера гермобоксов, функционирующие в системе.

После ввода требуемой информации оператор переводит систему в автоматический режим.

Блок управления 19, приняв от оператора команду на переход в автоматический режим, выбирает в ОЗУ 27 физический номер гермобокса (например 1) и формирует команду управления, в которой содержится: физический номер гермобокса, от которого будет принят полный кадр телевизионного изображения, (например 1); команда коммутатору нагрузки 6.1 подключить передатчик ТС 5.1 к антенне ТС 11.1; команда исполнительному блоку 10.1 (если есть необходимость) на управление периферийными устройствами.

Сформировав команду, микропроцессор 24 последовательным кодом подает ее на вход передатчика команд управления 20, который через антенну команд управления 25 излучает ее в эфир.

Гермобоксы 1, 2,п принимают через антенны 12.1, 12.2, 12.n команд управления команду с центральной станции, которая подается на входы приемников 8.1, 8.2, 8.n команд управления и далее на входы дешифраторов 9.1, 9.2, 9.n команд управления, которые выделяют из команды физический номер гермобокса, к которому обращена команда.

При совпадении физического номера гермобокса с принятым номером (например 1) дешифратор 9.1 команд управления первого гермобокса подает на коммутатор нагрузки 6.1 сигнал подключить передатчик ТС 5.1 к антенне ТС 11.1, и видеосигнал от телевизионной камеры 4.1 передается в эфир.

На центральной станции 3 принятый приемником 13 сигнал подается на вход селектора синхроимпульсов 14 и вход АЦП 15, который преобразует аналоговый сигнал в цифровую форму. Запись изображения в цифровой форме в ОЗУ 16 запрещена диспетчером памяти. Селектор синхроимпульсов 14, анализируя видеоизображение, ждет прихода кадрового синхроимпульса первого полукадра чересстрочной развертки. В момент прихода кадрового синхроимпульса селектор синхроимпульсов 14 подает сигнал диспетчеру памяти на разрешение записи цифровой информации в ОЗУ 16.

Диспетчер памяти 17 начинает запись в ОЗУ 16 видеоинформации в цифровой форме от гермобокса 1, начиная с адреса, закрепленного за этим гермобоксом.

В промежутках времени между операциями записи в ОЗУ 16 видеоинформации в цифровой форме диспетчер памяти 17 выводит на видеоконтроллер видеоинформацию и далее на монитор в формате, заданном оператором при начальной установке системы. Диспетчер памяти 17 одновременно с записью в ОЗУ 16 видеосигнала ведет подсчет строк телевизионного сигнала. В момент прихода последней строки второго полукадра чересстрочной развертки диспетчер памяти 17 прекращает запись в ОЗУ 16 цифровой видеоинформации от телевизионной камеры 4.1 и дает на микропроцессор сигнал окончания кадра.

Микропроцессор 24 выбирает из ОЗУ 27 следующий физический номер гермобокса, (например 2), и начинает формировать команду управления, которая через передатчик 20 команд управления излучается в эфир. Далее работа системы с гермобоксом 2 аналогична работе с гермобоксом 1.

Исполнительный блок, введенный в гермобокс, представляет собой ряд транзисторных ключей, подключенных параллельно входу дешифратора команд управления, выходы транзисторных ключей соединены с исполнительными механизмами, каждый из которых выполняет определенную функцию.

Если возникла необходимость одновременно с приемом телевизионного изображения управлять исполнительным блоком (например, управлять поворотной платформой влево, вправо, вверх, вниз), то при формировании микропроцессором 24 команды управления на подключение требуемой телевизионной камеры передается информация исполнительному блоку на выполнение необходимых функций. При приеме такой команды дешифратор команд управления подключает через транзисторный ключ требуемый исполнительный механизм.

Одновременно с выводом видеоинформации на экран монитора микропроцессор по секундным прерываниям от часов-таймера считывает текущее время, дату, месяц и год и помещает их на экран монитора.

Преимущества предлагаемой системы заключаются в том, что она снижает материальные затраты за счет экономии частотного ресурса, позволяет работать всем передатчикам на одной частоте, может быть установлена на подвижных объектах и в труднодоступных местах, улучшает качество выводимого на экран монитора телевизионного изображения за счет выделения первого и второго полукадра чересстрочной развертки.

Использование: в технике электрической связи, в частности для передачи изображения по радиоканалу с помощью телевизионных сигналов, предназначена для дистанционного наблюдения или контроля за объектом или пространством с помощью множества телевизионных камер, видеосигналы от которых передаются по радиоканалам, функционирующим на одной частоте. Технический результат: расширение функциональных возможностей, повышение качества принимаемого видеоизображения, снижение материальных затрат на создание системы за счет использования радиоканалов, возможность работы системы на одной частоте. Сущность изобретения: система телевизионного наблюдения содержит п гермобоксов, в каждый из которых установлены телевизионная камера, передатчик телевизионного сигнала (ТС), коммутатор нагрузки с антенной ТС, эквивалент нагрузки, приемник команд управления, дешифратор команд управления, исполнительное устройство и пульт управления, включающий приемник ТС с антенной, селектор синхроимпульсов, АЦП, ОЗУ, диспетчер памяти, видеоконтроллер, устройство управления, передатчик команд управления с антенной, монитор. Пульт управления осуществляет прием телевизионного изображения от телевизионных камер, установленных в гермобоксах, последовательно с разделением во времени и передачу команд управления гермобоксами. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система телевизионного наблюдения, содержащая n станций наблюдения, в каждой из которых имеется телевизионная камера, выход которой подключен ко входу передатчика телевизионного сигнала, последовательно соединенные приемник команд управления, дешифратор команд управления, исполнительный блок, вход приемника команд управления соединен с выходом приемной антенны команд управления, передающую антенну телевизионного сигнала, центральную станцию, включающую селектор синхроимпульсов, приемную антенну телевизионного сигнала, выход которой подключен ко входу приемника телевизионного сигнала, первый выход которого соединен со входом селектора синхроимпульсов, передатчик команд управления, выход которого подключен ко входу передающей антенны команд управления, монитор, отличающаяся тем, что в каждую станцию наблюдения введены последовательно соединенные коммутатор нагрузки и эквивалент нагрузки, первый вход коммутатора нагрузки соединен с выходом передатчика телевизионного сигнала, настроенного на одну и ту же частоту, что и передатчики телевизионных сигналов других станций, работающих с разделением во времени, второй вход со вторым выходом дешифратора команд управления, второй выход коммутатора нагрузки с передающей антенной телевизионного сигнала, причем телевизионная камера, передатчик телевизионного сигнала, коммутатор нагрузки, эквивалент нагрузки, исполнительный блок, дешифратор команд управления, приемник команд управления помещены в гермобокс, на центральной станции введены диспетчер памяти, аналого-цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство, видеоконтроллер, блок управления, при этом второй выход приемника телевизионного сигнала соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выходы селектора синхроимпульсов и аналого-цифрового преобразователя подключены ко входам диспетчера памяти, оперативное запоминающее устройство и блок управления соединены двунаправленными шинами с диспетчером памяти, выход диспетчера памяти и первый выход блока управления подключены соответственно к первому и второму входам видеоконтроллера, выход которого подключен ко входу монитора, второй выход блока управления соединен с передатчиком команд управления. 2. Система телевизионного наблюдения по п. 1, отличающаяся тем, что блок управления содержит микропроцессор, второе оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, клавиатуру, часы-таймер, параллельно соединенные между собой двунаправленной шиной, подключенной к диспетчеру памяти, выходы микропроцессора являются выходами блока управления и соединены со входом видеоконтроллера и входом передатчика команд управления, причем микропроцессор организует начальный сброс блока управления, по которому устанавливается начальный адрес запоминающего устройства, проверяет сохранность записанной в постоянное запоминающее устройство информации.