УСТРОЙСТВО ТЕЛЕВИЗИОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК H04N7/00 H04N7/18 

Предлагаемое изобретение относится к телевизионной технике и преимущественно может быть использовано в системах наблюдения, где оператору необходимо дополнительно более тщательно рассмотреть интересующие его детали первоначально предъявляемого изображения.

Известно устройство телевизионного наблюдения [1], содержащее последовательно расположенные и оптически связанные объектив и датчик телевизионного сигнала, блок управления режимом памяти, блок задержки сигнала, управляемый делитель частоты, формирователь сигнала рамки и видеоконтрольный блок, причем датчик телевизионного сигнала содержит задающий генератор, датчик изображения на матричном приборе с зарядовой связью (ПЗС), блок управления выходным регистром, синхрогенератор, формирователь фазных напряжении, преобразователь уровней и видеоусилитель.

В прототипе обеспечивается масштабирование выбранного участка (фрагмента) изображения, ограниченного рамкой. Однако недостатком прототипа является пониженная разрешающая способность изображения увеличенного фрагмента как в продольном, так и в поперечном направлениях.

Это определяется тем, что в формировании изображения фрагмента участвует ограниченное число светочувствительных элементов матричного ПЗС по отношению к общему числу его элементов. Таким образом, увеличенное изображение имеет пониженную величину частотно-контрастной характеристики (ЧКХ) для средних и верхних пространственных частот, а само оно воспринимается оператором как "растянутое" в обоих направлениях.

Задачей изобретения является масштабирование выбранного фрагмента изображения при сохранении разрешающей способности как и в первоначально предъявляемом изображении.

Поставленная задача решается тем, что в устройство телевизионного наблюдения, содержащее первый объектив, первый датчик телевизионного сигнала, формирователь сигнала рамки и видеоконтрольный блок, введены светоделитель, второй датчик телевизионного сигнала, блок позиционирования, селектор синхроимпульсов и блок коммутации, причем первый объектив оптически связан с входом светоделителя, первый выход которого является "выходом нормального оптического изображения" и оптически связан с фотомишенью первого датчика телевизионного сигнала, а второй выход светоделителя является "выходом увеличенного оптического изображения" и оптически связан с фотомишенью второго датчика телевизионного сигнала, привод горизонтального перемещения которого механически связан с первым выходом блока позиционирования, который подключен к первому управляющему входу формирователя сигнала рамки, второй управляющий вход которого подключен к второму выходу блока позиционирования, который механически связан с приводом вертикального перемещения второго телевизионного датчика, выход, которого подключен к второму информационному входу блока коммутации, первый информационный вход которого объединен с входом селектора синхроимпульсов и подключен к выходу первого датчика телевизионного сигнала, а третий информационный вход блока коммутации - к выходу формирователя сигнала рамки, вход строчной и вход кадровой синхронизации которого подключены соответственно к первому и второму выходам селектора синхроимпульсов, при этом выход блока коммутации подключен к входу видеоконтрольного блока.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое телевизионное устройство отличается наличием новых блоков, в том числе светоделителя, второго объектива, второго датчика телевизионного сигнала, блока позиционирования, селектора синхроимпульсов и блока коммутации, а также наличием новых связей между новыми и остальными блоками.

Совокупность этих признаков не известна из уровня техники, поэтому заявляемое решение соответствует требованию новизны.

В предлагаемом решении формирование изображения увеличенного фрагмента осуществляется при помощи второго датчика телевизионного сигнала, обеспечивающего телевизионное наблюдение за объектом контроля параллельно с первым датчиком.

По техническое результату и методам его достижения заявляемое решение соответствует требованию о наличии изобретательского уровня.

На фиг. 1 изображена структурная схема заявляемого устройства телевизионного наблюдения; на фиг. 2 - структурная схема блока коммутации; на фиг .3 приведено включение потенциометрических датчиков в составе блока позиционирования; на фиг. 4 показали изображения прямоугольной рамки на экране видеоконтрольного блока после завершения процесса юстировки устройства.

Устройство телевизионного наблюдения (фиг. 1) содержит первый объектив 1, первый датчик 2 телевизионного сигнала, формирователь 3 сигнала рамки, видеоконтрольный блок 4, светоделитель 5, второй датчик 6 телевизионного сигнала, блок 7 позиционирования, селектор 8 синхроимпульсов и блок 9 коммутации, при этом первый объектив 1 оптически связан с входом светоделителя 5, первый выход которого оптически связан с фотомишенью первого датчика 2 телевизионного сигнала, а второй выход светоделителя 5 - с фотомишенью второго датчика 6 телевизионного сигнала, привод горизонтального перемещения которого механически связан с первым выходом блока 7 позиционирования, который подключен к первому управляющему входу формирователя 3 сигнала рамки, второй управляющий вход которого подключен к второму выходу блока 7 позиционирования, который механически связан с приводом вертикального перемещения второго датчика 6 телевизионного сигнала, выход которого подключен к второму информационному входу блока 9 коммутации, первый информационный вход которого объединен с входом селектора 8 синхроимпульсов и подключен к выходу первого датчика 2 телевизионного сигнала, а третий информационный вход блока 9 коммутации - к выходу формирователя 3 сигнала рамки, входы строчной и кадровой синхронизации которого подключены соответственно к первому и второму выходам селектора 8 синхроимпульсов, при этом выход блока 9 коммутации подключен к входу видеоконтрольного блока 4.

Светоделитель 5 содержит последовательно расположенные и оптически связанные полупрозрачное зеркало 5-1, отражающее зеркало 5-2 и второй объектив 5-3, причем вход светоделителя оптически связан с входом полупрозрачного зеркала 5-1, первый выход светоделителя - с выходом второго объектива 5-3, а второй выход светоделителя - с вторым выходом полупрозрачного зеркала 5-1.

Второй датчик 6 телевизионного сигнала выполнен совершенно аналогично первому датчику 2, а следовательно, аналогично датчику телевизионного сигнала прототипа.

Из конструктивных соображений предпочтительно использовать в качестве датчиков 2 и 6 широко распространенные модули СA-H32C/A или CA-H33C/A фирмы "GOLDBEEM electronics" (Южная Корея), в которых применены 1/3 дюймовые матрицы ПЗС с числом элементов 512(H) х 582(Y).

Предположим, что в качестве первого объектива 1 использован отечественный объектив "Зенитар", а в качестве второго объектива 5-3 - отечественный объектив "Т-55".

Объектив 1 формирует изображение с форматом кадра (36х24) мм. В плоскости этого изображения, занимая в ней положение, отцентрированное по горизонтали и вертикали, находится фотомишень датчика 6. Поэтому датчик 6 регистрирует оптическое изображение центрального фрагмента с размерами (4,8х3,6) мм. Таким образом, на втором выходе светоделителя формируется увеличенное оптическое изображение объекта контроля с кратностью масштабирования, равной отношению: 24/3,6 = 36/4,8 ≅ 6,7 раза. С другой стороны, объектив 5-3 переносит изображение с форматом (36х24)мм в плоскость фотомишени датчика 2, имеющей, как и для датчика 6, формат (4,8х3,6) мм. В результате на первом выходе светоделителя формируется нормальное оптическое изображение объекта контроля.

Формирователь 3 предназначен для получения на выходе сигнала прямоугольной рамки. Его особенностью по отношению к аналогичному блоку прототипа является постоянство формата рамки, который определяется кратностью масштабирования.

Для рассмотренного выше примера выполнения светоделителя 5 ширина и высота рамки, наблюдаемой на экране видеоконтрольного блока, в 6,7 раза меньше соответствующих размеров предъявляемого изображения.

Смещение рамки по горизонтали и по вертикали определяется соответствующими постоянными времени зарядных цепей τ_x= R_xC_x и τ_у- R_yC_y. При этом резисторы R_x и R_y, устанавливаемые в блоке 7 позиционирования, являются оперативными органами управления рамкой и одновременно органами управления или датчиками пространственного положения блока 6.

Блок 7 позиционирования предназначен для осуществления пространственного перемещения в двух направлениях (по горизонтали и вертикали) второго датчика 6 телевизионного сигнала. Перемещение может быть ручным или электромеханическим с использованием электродвигателей. Во втором случае на дополнительный вход блока 7 подается сигнал внешнего управления (см. фиг. 3).

Пусть в блоке 7 установлены резисторы R_x= R*x

+R_пх и R_у= R*у+R_пу, а перемещение по каждой координате передается на движок соответствующего потенциометра. В процессе изготовления и настройки заявляемого устройства юстировка блока 7 должна обеспечивать при всех выставляемых положениях движков потенциометров R_пx и R_пy такое положение второго датчика 6 относительно второго выхода светоделителя 5, чтобы проецируемое на фотомишень увеличенное оптическое изображение оказывалось отцентрированным по горизонтали и вертикали. Юстировка обеспечивается за счет применения подборочных резисторов R*x и R*у, а также использованием потенциометров R_пx и R_пy линейной зависимостью изменения сопротивления.

После завершения юстировки формирование изображений рамки Р0, Р1, Р2, РЗ и Р4 на экране видеоконтрольного блока (см. фиг. 4) должно соответствовать положениям движков потенциометров R_пx и R_пy, приведенным в таблице.

Селектор 8 синхроимпульсов предназначен для выделения из полного телевизионного сигнала, вырабатываемого на выходе датчика 6, импульсов строчной и кадровой частоты. Техническое решение селектора известно (см. например / 2, с. 150-156 /).

Блок 9 коммутации предназначен для формирования на выходе:
а) полного телевизионного сигнала нормального изображения и "наложенного" на него сигнала рамки (в режиме "Выбор Фрагмента");
б) полного телевизионного сигнала увеличенного изображения выбранного фрагмента (в режиме "Масштабирование фрагмента").

Коммутация цепей в блоке 9 может осуществляться местно или по команде "Внешнее управление" дистанционно.

Структурная схема блока 9 приведена на фиг. 2.

Блок 9 коммутации содержит смеситель 10 и переключатель 11. Смеситель 10 обеспечивает микширование сигнала нормального изображения, поступающего с первого информационного входа блока 9, и сигнала рамки, следующего с третьего информационного входа. Далее через переключатель 11 сигнал микширования или сигнал увеличенного изображения с второго информационного входа блока 9 поступает на его выход.

Устройство телевизионного наблюдения работает следующим образом.

В работе устройства необходимо выделить два режима:
"Выбор фрагмента" (режим 1);
"Масштабирование фрагмента" (режим 2).

Независимо от режима работы устройства входное оптическое изображение по оптическому пути: первый объектив 1, полупрозрачное зеркало 5-1, отражающее зеркало 5-2, второй объектив 5-3 проецируется на фотомишень первого датчика 2 телевизионного сигнала. Одновременно увеличенный центральный фрагмент этого изображения по другому оптическому пути: первый объектив 1, полупрозрачное зеркало 5-1 проецируется на фотомишень второго датчика 6 телевизионного сигнала.

Изображения на фотомишенях каждого из датчиков преобразуются далее в соответствующие видеосигналы. В результате на выходе датчика 2 формируется полный телевизионный сигнал нормального изображения размахом 1 В на нагрузке 750 Ом. В это же время на выходе датчика 6 вырабатывается полный телевизионный сигнал увеличенного изображения аналогичного размаха на аналогичной нагрузке.

Независимо от режима работы устройства формирователь 3 вырабатывает на выходе сигнал прямоугольной рамки. Отметим, что положение сигнала рамки в пределах активной части растра определяется в зависимости от положения движков потенциометров R_пx и R_пy, установленных в блоке 7 позиционирования.

Синхронизация формирователя 3 по строкам и кадрам осуществляется от полного телевизионного сигнала датчика 2 при помощи селектора 8, на выходах которого вырабатываются импульсы строчной и кадровой частоты.

Пусть переключатель 11 в блоке 9 коммутации занимает верхнее положение, тогда предлагаемое устройство телевизионного наблюдения работает в режиме "Выбор фрагмента". На экране видеоконтрольного блока 4 появится нормальное изображение с наложенной рамкой.

Одновременно "внутрирамочное" оптическое изображение, отцентрированное по горизонтали и вертикали и увеличенное в обоих направлениях в соответствии с коэффициентом масштабирования, проецируется на фотомишень датчика 6. Поэтому после перевода заявляемого устройства в режим "Масштабирование фрагмента", т.е. когда переключатель 11 в блоке 9 коммутации займет нижнее положение, на экране видеоконтрольного блока 4 появится увеличенное изображение фрагмента.

В этом изображении сохраняется параметр разрешающей способности, как и в первоначально предъявляемом изображении, т.к. оптическое изображение фрагмента "воспринимается" всеми светочувствительными элементами датчика 6.

Если оператору необходимо проконтролировать увеличенное изображение другого фрагмента, то он должен возвратиться в режим работы "Выбор фрагмента". Далее он выбирает новый интересующий его фрагмент изображения при помощи рамки путем пространственного перемещения в двух направлениях датчика 6 телевизионного сигнала, используя для этого блок 7 позиционирования.

После этого устройство вновь переводится в режим "Масштабирование фрагмента", а на экране видеоконтрольного блока 4 устанавливается увеличенное изображение выбранного фрагмента.

В настоящее время все блоки заявляемого решения освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью, поэтому следует считать предполагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.

На время подачи заявки предлагаемое устройство телевизионного наблюдения разработано на уровне технического предложения по теме "Тандем".

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1160611, кл. H 04 N 7/00, 1985.

2. Быков Р. . Е. , Сигалов В.М., Эйссенгардт Г. А. Телевидение. - М.: Высшая школа, 1988.

Изобретение относится к телевизионной технике и преимущественно может быть использовано в системах наблюдения, где оператору необходимо более тщательно рассмотреть интересующие его детали первоначально предъявляемого изображения. Достигаемым техническим результатом является масштабирование выбранного фрагмента изображения при сохранении разрешающей способности как и в первоначально предъявляемом изображении. Поставленная задача решается тем, что в устройство телевизионного наблюдения, содержащее первый объектив, первый датчик телевизионного сигнала, формирователь сигнала рамки и видеоконтрольный блок, введены светоделитель, второй датчик телевизионного сигнала, блок позиционирования, селектор синхроимпульсов и блок коммутации. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Устройство телевизионного наблюдения, содержащее первый объектив, первый датчик телевизионного сигнала, формирователь сигнала рамки и видеоконтрольный блок, отличающееся тем, что введены светоделитель, второй датчик телевизионного сигнала, блок позиционирования, селектор синхроимпульсов и блок коммутации, причем первый объектив оптически связан с входом светоделителя, первый выход которого является ''выходом нормального оптического изображения'' и оптически связан с фотомишенью первого датчика телевизионного сигнала, а второй выход светоделителя является ''выходом увеличенного оптического изображения'' и оптически связан с фотомишенью второго датчика телевизионного сигнала, привод горизонтального перемещения которого механически связан с первым выходом блока позиционирования, который подключен к первому управляющему входу формирователя сигнала рамки, второй управляющий вход которого подключен к второму выходу блока позиционирования, который механически связан с приводом вертикального перемещения второго датчика телевизионного сигнала, выход которого подключен к второму информационному входу блока коммутации, первый информационный вход которого объединен с входом селектора синхроимпульсов и подключен к выходу первого датчика телевизионного сигнала, а третий информационный вход блока коммутации - к выходу формирователя сигнала рамки, вход строчной и вход кадровой синхронизации которого подключен соответственно к первому и второму выходам селектора синхроимпульсов, при этом выход блока коммутации подключен к входу видеоконтрольного блока. 2. Устройство по п.1, в котором светоделитель содержит последовательно расположенные и оптически связанные полупрозрачное зеркало, отражающее зеркало и второй объектив, причем вход светоделителя оптически связан с входом полупрозрачного зеркала, первый выход светоделителя - с выходом второго объектива, а второй выход светоделителя - с вторым выходом полупрозрачного зеркала.