ТЕЛЕВИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТОВ Российский патент 1999 года по МПК H04N7/18 

Изобретение относится к области телевизионной техники и может быть использовано в системах охраны помещений, территорий для обнаружения появления или перемещения объектов (человека, автомашины) в зоне наблюдения, контролируемой телекамерой.

При проектировании автоматизированных телевизионных систем контроля (АТСК) обстановки, предназначенных для охраны помещений, территорий, повышенные требования предъявляются к надежности обнаружения появления или перемещения объектов в контролируемой зоне для формирования сигнала тревоги и регистрации на видеоленту обстановки в зоне, контролируемой телекамерой. В этом случае более надежной считается АТСК, обеспечивающая более высокую P_1/1 при заданном значении P_1/0 или меньшую P_1/0 при заданном значении P_1/1, где P_1/1 и P_1/0 - вероятности регистрации изменения изображения соответственно при появлении объекта в зоне наблюдения и при статичности изображения. Принцип работы АТСК основан на регистрации изменений во времени видеосигнала в участках изображения, соответствующих участкам контролируемой зоны. При этом изменения видеосигнала, обусловленные перемещениями объекта с малой контрастностью относительно фона в зоне наблюдения, могут быть сравнимы с флуктуациями видеосигнала, обусловленными аппаратурными шумами, вибрацией камеры и т. д., что приводит к снижению надежности обнаружения объекта в зоне наблюдения.

АТСК для обнаружения появления или перемещения объектов в зоне наблюдения известны.

Первым аналогом является устройство автоматического определения и анализа изменения содержания изображения (ФРГ, заявка N 2834079 от 31.10.79 г., H 04 N 5/22, 5/14), содержащее телекамеру, блок синхронизации и последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок памяти, блок сравнения, вторые входы которого соединены с выходами АЦП, и блок принятия решения.

Недостатком этого устройства является низкая надежность обнаружения малоконтрастных и малоразмерных объектов в зоне наблюдения. Это обусловлено тем, что при подаче информации об изменениях видеосигнала в участках изображения на блок принятия решения (счетчик) непосредственно с выхода блока сравнения для надежного обнаружения малоконтрастных и малоразмерных объектов необходимо E₀ (пороговое значение изменения видеосигнала во времени в каждом из участков изображения) выбирать достаточно малым, что приводит к увеличению числа ложных решений об изменении обстановки в зоне наблюдения, так как N₀ (пороговое число антисовпадений в поле изображения) должно выбираться соответствующим минимальным размерам объекта на изображении. Кроме того, в этом устройстве ложные решения об изменении обстановки имеют место при изменении освещенности в зоне наблюдения.

Вторым известным устройством является "Телевизионное устройство селекции движущегося объекта" (СССР, а/с N 569052 от 15.8.77 г., H 04 N 7/18), содержащее последовательно соединенные телевизионную (ТВ) камеру, блок обработки, АЦП, блок памяти и блок сравнения, вторые входы которого соединены с выходом АЦП, и блок принятия решения.

По сравнению с первым аналогом в этом устройстве за счет вычитания видеосигнала в смежных строках поля изображения устраняются ложные решения, обусловленные изменением освещенности в зоне наблюдения.

Недостатком этого устройства является низкая надежность обнаружения появления и перемещения малоконтрастных объектов в зоне наблюдения. Это обусловлено тем, что при подаче информации об изменениях видеосигнала в строках на блок принятия решения (счетчик) непосредственно с выхода блока сравнения для обнаружения появления малоконтрастных объектов необходимо снижать E₀ (пороговое напряжение порогового элемента) и N₀ (пороговое значение разности в блоке сравнения), что приводит к снижению надежности обнаружения появления малоконтрастных и малоразмерных объектов вследствие увеличения числа ложных решений об изменении обстановки в зоне наблюдения.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по достигаемому результату и технической сущности является "Телевизионное устройство для обнаружения появления и исчезновения малоконтрастных объектов и регистрации их координат" (СССР, а/с N 567219 от 30.7.77 г., H 04 N 7/18), содержащее блок синхронизации, блок регистрации (видеоконтрольное устройство) и последовательно соединенные телевизионную камеру, блок обработки видеосигнала (селектор контуров и интегратор), АЦП, блок памяти, адресные входы которого подключены к выходам схемы управления, и блок сравнения, вторые входы которого соединены с выходами АЦП.

В известном устройстве последовательно соединенные АЦП, селекторы областей слежения, блоки памяти и счетно-решающие блоки по своему функциональному назначению могут быть заменены цепью последовательно соединенных АЦП, блока памяти и блока сравнения, вторые входы которого соединены с выходами АЦП. В приведенном в материалах заявки варианте прототипа функции селекторов областей слежения выполняет адресный регистр блока памяти, а функции счетно-решающих блоков, сравнивающих значения запомненных и полученных значений видеосигнала и, при наличии разности между ними выше пороговой, формирующих сигнал тревоги, выполняет блок сравнения.

По сравнению с первым и вторым аналогами это устройство обеспечивает снижение числа ложных решений об изменении обстановки за счет формирования сигнала тревоги только при одновременной регистрации изменения видеосигнала в первом и втором наборе областей слежения, общих для сканируемого участка.

Недостатком этого устройства является низкая надежность обнаружения перемещения малоконтрастных и малоразмерных объектов в зоне наблюдения.

Это обусловлено тем, что при подаче информации об изменениях видеосигнала в зонах слежения на схему И непосредственно с выходов блоков сравнения для надежного обнаружения появления малоконтрастных объектов в зоне наблюдения необходимо снижать пороговое значение разности текущих и запомненных значений видеосигнала, так как P_1/1=P'_1/1•P''_1/1 (P'_1/1 < 1, P''_1/1 < 1), где P'_1/1 и P''_1/1 - вероятность регистрации изменения изображения соответственно устройством в первой и второй зонах слежения. Это в свою очередь приводит к увеличению числа ложных решений, а следовательно, к снижению надежности обнаружения объектов в зоне наблюдения.

Целью изобретения является повышение надежности обнаружения малоконтрастных и малоразмерных объектов в зоне наблюдения.

Это достигается тем, что в устройство, содержащее блок синхронизации, первую схему управления, блок регистрации, первый вход которого подключен к выходу видеокамеры, последовательно с которой соединены блок обработки, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, Z адресных входов которого соответственно подключены к Z выходам первой схемы управления, и блок сравнения, вторые входы которого соединены соответственно с выходами аналого-цифрового преобразователя, введены вторая схема управления и последовательно соединенные схема памяти, первый вход которой подключен к выходу блока сравнения, регистр сдвига, мажоритарная схема, схема сравнения и реле времени, выход которого соединен со вторым входом блока регистрации, причем второй, третий, четвертый и пятый входы блока обработки подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам блока синхронизации, пятый, шестой и седьмой выходы которого соединены соответственно со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, со вторым и третьим входами блока памяти, X первых и Z-X других адресных входов которого подключены соответственно к X первым и Z-X другим выходам первой схемы управления, первый, второй и третий входы которой соединены соответственно с первым, вторым и третьими входами второй схемы управления, подключенными соответственно к восьмому, девятому и десятому выходам блока синхронизации, одиннадцатый и двенадцатый выходы которого соединены соответственно со вторым и третьим входами схемы памяти, X первых и Z-X других адресных входов которой подключены соответственно к X первым и Z-X другим выходам второй схемы управления, четвертый и пятый входы которой соединены соответственно с двенадцатым и тринадцатым выходами блока синхронизации, третий выход которого подключен ко вторым входам регистра сдвига и схемы сравнения, третьи входы которых соединены с десятым выходом блока синхронизации, тринадцатый и четырнадцатый выходы которого соединены соответственно с четвертым входом схемы сравнения и вторым входом реле времени, при этом первая схема управления содержит первый счетчик, выходы X разрядов которого соединены соответственно с X первыми ее входами, и второй счетчик, Z-X разрядов которого соединены соответственно с Z-X другими ее выходами, а первый, второй и третий ее входы подключены соответственно к первому входу первого счетчика, к первому входу второго счетчика, соединенному со вторым входом первого счетчика, и ко второму входу второго счетчика.

Введенная схема памяти со второй схемой управления представляет собой известную схему, аналогичную используемым в прототипе блоку памяти с первой схемой управления. Однако конкретная реализация второй схемы управления позволяет получить новое свойство - запись в схему памяти информации об антисовпадениях видеосигнала в участках изображения в порядке, соответствующем их опросу последовательно по горизонтальным рядам (как и в прототипе), и считывание информации в порядке, соответствующем их опросу во вертикальным столбцам. Регистр сдвига и схема сравнения аналогичны примененным регистру сдвига и схеме сравнения в "Устройстве анализа адресных посылок" (СССР, а/с N 621119, М кл² H 04 M 3/22, H 04 Q 5/16). Мажоритарная схема по выполняемой функции аналогична примененной в "Отказоустойчивой вычислительной машине" по заявке N 3299332/18-24 от 11.7.81 г, на которую получено положительное решение.

Однако в своей совокупности регистр сдвига и мажоритарная схема обеспечивают новое свойство - регистрацию превышения порогового значения плотностью единиц импульсного потока на входе D регистра сдвига. Реле времени помимо функции формирования на своем выходе заданной длительности при поступлении импульса не его вход, как, например, в "Реле времени" (США, патент N 4198574 от 1980 г, H 03 H 43/04, НКИ 307-97), обладает новым свойством - длительность положительного импульса на его выходе определяется структурой импульсной последовательности на его входе: нулевой потенциал на его выходе формируется только при наличии трех смежных нулей во входном сигнале, что обеспечивает снижение вероятности пропусков регистрации изображения. Введенная совокупность признаков обеспечивает достижение поставленной цели за счет дополнительной обработки результатов регистрации изменения видеосигнала в участках изображения путем обеспечения высокой разрешающей способности по вертикальному размеру изображения (соответствует максимальному габариту человека) с помощью схемы памяти и второй схемы управления, сравнения числа S антисовпадений в текущих выборках из Q смежных участков с пороговым числом S₀ в каждом из вертикальных столбцов изображения с помощью регистра сдвига и мажоритарной схемы с последующим сравнением длительности τ состояния S < S₀ с пороговыми значениями τ_н и τ_в с помощью схемы сравнения. Кроме того, за счет введения реле времени достигается дополнительно повышение надежности регистрации объекта в течение всего времени его перемещения в зоне наблюдения за счет снижения вероятности выключения устройства регистрации при ошибочных решениях о прекращении изменения изображения.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства.

На фиг.2 приведены диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства.

На фиг.3 приведена структурная схема блока синхронизации.

На фиг.4 приведена структурная схема блока обработки.

На фиг.5 приведена структурная схема первой схемы управления.

На фиг.6 приведена структурная схема второй схемы управления.

На фиг.7 приведена структурная схема схемы сравнения.

на фиг.8 приведена структурная схема реле времени.

Предлагаемое устройство содержит видеокамеру 1, выход которой подключен во входу блока 2 синхронизации и к первому входу блока 3 обработки, второй, третий, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока 2 синхронизации. Выход блока 3 обработки подключен к первому входу АЦП 4, второй вход которого соединен с пятым выходом блока 2 синхронизации, а выходы разрядов подключены соответственно к первым входом блока 5 памяти, (l+1)-й и (l+2)-й входы которого соединены соответственно с шестым и седьмым выходами блока 2 синхронизации, восьмой, девятый и десятый выходы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему входам первой схемы управления, X первых и Z-X, других выходов которой соединены соответственно с Х первыми и Z-X другими адресными входами (общее число которых равно Z) блока 5 памяти, l выходов которого соединены соответственно с первыми l входами блока 7 сравнения, вторые l входов которого соединены соответственно с выходами l разрядов АЦП 4.

Выход блока 7 сравнения подключен к первому входу схемы 8 памяти. X первых и Z-X других адресных входов схемы 8 памяти, общее число которых равно Z₁, соединены соответственно с X первыми и Z-X другими выходами второй схемы 9 управления, первый, второй, третий, четвертый и пятый входы которой подключены соответственно к восьмому, девятому, десятому, двенадцатому и тринадцатому выходам блока 2 синхронизации. Второй и третий входы схемы 8 памяти соединены соответственно с одиннадцатым и двенадцатым выходами блока 2 синхронизации.

Выход схемы 8 памяти подключен к первому входу регистра 10 сдвига, второй и третий входы которого соединены соответственно с третьим и десятым выходами блока 2 синхронизации. Выходы Q разрядов регистра 10 сдвига подключены к Q выходам мажоритарной схемы 11, которая выполнена, например, на базе Q резисторов и компаратора, выход которого подключен к выходу мажоритарной схемы 11, каждый из Q входов которой через соответствующий резистор соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к источнику порогового напряжения. Выход мажоритарной схемы 11 соединен с первым входом схемы 12 сравнения, второй, третий и четвертый входы которой соединены соответственно с третьим, десятым и тринадцатым выходами блока 2 синхронизации. Выход схемы 12 сравнения подключен к первому входу реле 13 времени, второй вход которого подключен к четырнадцатому выходу блока 2 синхронизации. Выход видеокамеры 1 подключен к первому входу блока 14 регистрации, второй вход которого соединен с выходом реле 13 времени.

Блок 2 синхронизации содержит выделитель 15 синхроимпульсов, формирующий строчные (ССИ) и кадровые синхроимпульсы (КСИ) соответственно на первом и втором своих выходах при поступлении видеосигнала на его вход.

Первый выход выделителя 15 синхроимпульсов соединен со входом тактового генератора 16, первый выход которого подключен к первому входу первого счетчика 17, второй вход которого соединен со входами тактового генератора 16 и с первым входом первой схемы И 18. Выходы K первых разрядов первого счетчика 17 соединены с K входами второй схемы И 19, а выход (K+2)-го разряда - со входом S первого RS-триггера 20, выход которого подключен к (K+1)-му входу второй схемы И 19. Второй выход тактового генератора 16 и выход второй схемы И 19 соединены соответственно со входами C и D регистра сдвига 21, вход R которого подключен ко входу R первого RS-триггера 20 и к первому входу первой схемы И 18. Выходы четвертого и пятого разрядов регистра сдвига 21 соединены со входами S соответственно второго и третьего RS-триггеров 22 и 23, входы R которых подключены к выходу восьмого разряда регистра сдвига 21.

Первый и второй выходы выделителя 15 синхроимпульсов подключены соответственно к первому и второму входам второго счетчика 24, выходы Q первых двух разрядов которого соединены с первым и вторым входами третьей схемы И 25, выход которой подключен к (K+2)-му входу второй схемы И 19 и к первому входу четвертой схемы И 26, второй вход которой соединен с третьим входом третьей схемы И 25 и с выходом четвертого RS-триггера 27, вход S которого подключен к выходу пятого разряда второго счетчика 24, старшие разряды которого соединены со входами первого дешифратора 28, выход которого подключен ко входу R четвертого RS-триггера 27, и второго дешифратора 29.

Второй выход выделителя 15 синхроимпульсов подключен к первому входу третьего счетчика 30, выходы первых двух разрядов которого соединены в соответствии с таблицей с первыми и вторыми входами первой, второй и третьей схем ИЛИ 31, 32 и 33, третьи входы которых подключены к выходу пятого RS-триггера 34. Вход S пятого RS-триггера 34 подключен к выходу третьего разряда третьего счетчика 30, второй вход которого соединен со входом R пятого RS-триггера 34 и с выходом пятой схемы И 35, первый вход которой подключен к выходу одного из старших разрядов третьего счетчика 30, а второй соединен с выходом четвертого RS-триггера 27. Соединение отдельных узлов блока 2 синхронизации с его выходами осуществляется следующим образом. Выходы первой схемы И 18, K-го разряда первого счетчика 17, шестого разряда регистра 21 сдвига, третьей схемы И 25, второго разряда регистра 21 сдвига, второго RS-триггера 22 и третьей схемы ИЛИ 33, соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым выходами блока 2 синхронизации, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый и четырнадцатый выходы которого подключены соответственно к выходам первого разряда регистра 21 сдвига, четвертой схемы И 26, второму выходу выделителя 15 синхроимпульсов, выходу третьего RS-триггера 23, выходу первой схемы ИЛИ 31, выходу второй схемы ИЛИ 32 и выходу второго дешифратора 29.

Блок 3 обработки содержит демультиплексор 36, 2-й.....(m+1)-й выходы которого подключены соответственно к 1-му....m-му запоминающим конденсаторам 37 и к 3-му .... (m+2)-му выходам мультиплексора 38, адресные входы которого, соединенные с адресными входами демультиплексора 36, подключены к выходам разрядов счетчика 39. Выход мультиплексора 38 подключен к первым входам первого и второго электронных ключей 40 и 41, выходы которых соединены соответственно с выходом и корпусной шиной блока 3 обработки. Первый, второй, третий, четвертый и пятый входы блока 3 обработки соединены соответственно со входом демультиплексора 36, со вторым входом счетчика 39, с первым входом счетчика 39, со вторым входом второго электронного ключа 41 и со вторым входом первого электронного ключа 40.

Первая схема 6 управления содержит первый счетчик 42 объемом не менее X разрядов (2^X≥m) и второй счетчик 43 объемом не менее Z-X разрядов (2^Z-X≥n). Выходы разрядов первого счетчика 42 соединены соответственно с 1-м...X-м выходами первой схемы 6 управления, а выходы второго счетчика 43 - с ее (X+1)-м.....Z-м выходами.

Первый, второй и третий входы первой схемы 6 управления соединены соответственно с первым входом первого счетчика 42, с первым входом второго счетчика 43, подключенным ко второму входу первого счетчика 42 и ко второму входу второго счетчика 43. Вторая схема 9 управления содержит первый, второй и третий коммутаторы 44, 45 и 46, первый счетчик 47, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго коммутаторов 44 и 45, а выходы разрядов подключены ко входам дешифратора 48, выход которого соединен с первым входом схемы И 49, и второй счетчик 50, первый вход которого подключен к выходу третьего коммутатора 46. Первый, второй и третий входы второй схемы 9 управления соединены соответственно с первым сигнальным входом первого коммутатора 44, подключенным ко второму входу схемы И 49, с первым сигнальным входом второго коммутатора 45, подключенным к первому сигнальному входу третьего коммутатора 46, и со вторым сигнальным входом второго коммутатора 45, подключенным ко второму входу второго счетчика 50. Четвертый вход второй схемы 9 управления соединен с первыми управляющими входами первого, второго и третьего коммутаторов 44, 45 и 46, вторые управляющие входы которых подключены к пятому входу второй схемы 9 управления. Вторые сигнальные входы первого и третьего коммутаторов 44 и 46 соединены соответственно с выходом второго счетчика 50 и с выходом схемы И 49. Выполнение первого и второго счетчиков 47 и 50 и их подключение к выходам второй схемы 9 управления осуществляются аналогично первому и второму счетчикам 42 и 43 в первой схеме 6 управления.

Схема 12 сравнения содержит схему И 51, выход которой подключен к первому входу счетчика 52, выходы разрядов которого соединены со входами первого и второго дешифраторов 53 и 54. Выход второго дешифратора 54 подключен к первому входу схемы ИЛИ 55, выход которой соединен со входом R RS-триггера 56, вход S которого подключен к выходу первого дешифратора 53. Первый, второй, третий и четвертый входы схемы 12 сравнения соединены соответственно с первым входом схемы И 51, вторым входом схемы И 51, вторым входом схемы ИЛИ 55, подключенным ко второму входу счетчика 52, и третьим входом схемы И 51. Выход схемы 12 сравнения соединен с выходом RS-триггера 56.

Реле 13 содержит регистру 57 сдвига, выходы R разрядов которого подключены к R-входам схемы ИЛИ 58, при этом первый и второй входы, а также выход расширителя 15 импульсов соединены соответственно с входами D и С регистра 57 сдвига, а также с выходом схемы ИЛИ 58.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Контролируемая зона пространства на изображении разбивается на m•n участков, где m и n - число участков на изображении по горизонтали и вертикали соответственно. Обнаружение появления или перемещения объекта в зоне наблюдения осуществляется путем регистрации изменения изображения по результатам анализа изменения во времени напряжений где усредненное в i-м участке изображения значение видеосигнала. Обнаружение осуществляется в циклически повторяющиеся интервалы времени T_обн = T_зап + T_п + T_срав + T_реш,
где T_обн - цикл обнаружения,
T_зап - интервал времени, в течение которого осуществляется измерение и запоминание значений в m • n участках изображения;
T_п - пауза;
T_срав - интервал времени, в течение которого осуществляется измерение значений и сравнение их с порогом, запись результатов сравнения в схему памяти в виде "1" при антисовпадениях (N_c ≥ N₀) и "0" при N_c < N₀, где N_i - число, соответствующее изменению
в i-м участке изображения за время (T_срав - T_зап);
α - шаг квантования АЦП;
T_реш - интервал времени, в течение которого осуществляется считывание информации из схемы памяти с одновременным сравнением в текущих выборках из Q участков изображены числа S антисовпадений с пороговым значением S₀ с последующим сравнением длительности τ состояния S > S₀ с пороговыми значениями τ_н и τ_в, соответствующими минимальному и максимальному размерам объекта на изображении.

При реализации устройства выбирается T_зап = T_срав = T_реш = T_к, где T_к - длительность одного полукадра (поля) изображения, а длительность интервала T_п - исходя из средней ожидаемой скорости перемещения объекта в зоне наблюдения. Предлагаемое устройство синхронизируется строчными и кадровыми синхроимпульсами (СИ), формируемыми соответственно на первом и втором выходах выделителя 15 СИ блока 2 синхронизации при поступлении на его вход видеосигнала с выхода видеокамеры 1.

В блоке 2 синхронизации на базе первого, второго и третьего счетчиков 17, 24 и 30 формируются импульсы, обеспечивающие соответственно:
- формирование горизонтальных координат участков и обработку (преобразование в цифровую форму, запоминание, считывание) информации;
- формирование вертикальных координат участков;
- формирование циклов обнаружения.

Деление изображения на участки по горизонтали осуществляется делением интервала T_c, где T_c - длительность интервала активной строки, на (m+2) равных частей с помощью тактового генератора 16 первого счетчика 17 и второй схемы И 19. Тактовый генератор 16 формирует на первом и втором своих выходах сдвинутые на 180^o по фазе последовательности импульсов с периодами следования

где γ - число периодов колебаний тактового генератора в участке. При этом границы участков по времени соответствуют задним фронтам импульсов на выходе K-го разряда первого счетчика 17 и переднему фронту импульса на выходе второй схемы И 19. Области изображения, прилегающие к границам экрана по горизонтали, исключаются из анализа путем исключения 1-го и (m+2)-го участков изображения по горизонтали с помощью первого RS-триггера 20 и второй схемы И 19. Импульсы, обеспечивающие обработку информации в участках изображения, формируются регистром 21 сдвига, вторым и третьим RS-триггерами 22 и 23. Деление изображения на участки по вертикали осуществляется путем формирования "выделенных" (каждая четвертая) строк с помощью второго счетчика 24 и третьей схемы И 25 и соответствующих им строчных СИ с помощью четвертой схемы И 26. Области изображения, прилегающие к границам экрана по вертикали, исключаются из анализа путем исключения 1-й... 32-й и 289-й .... 312-й строк с помощью четвертого RS-триггера 27 и первого дешифратора 28.

Второй дешифратор 29 осуществляет формирование на своем выходе импульса за пределами анализируемых участков, например интервала 304-й строки. Формирование интервалов T_срав, T_реш и T_зап осуществляется с помощью третьего счетчика 30 первой, второй и третьей схем ИЛИ 31, 32 и 33, на выходах которых формируются положительные потенциалы при записи в третий счетчик 30 чисел 1, 2 и 3 соответственно, и пятого RS-триггера 34.

Длительность интервала T_п определяется выражением T_п = 2^Y - 3, где Y - порядковый номер разряда третьего счетчика, подключенного ко второму входу пятой схемы И 35.

Видеосигнал от видеокамеры 1 поступает на блок 3 обработки, осуществляющий формирование в каждом из m • n участков анализируемой области изображения напряжений и поочередную (в порядке развертки изображения) их подачу на вход АЦП 4. Формирование напряжений осуществляется с помощью демультиплексора 36 и m конденсаторов 37. Счетчик 39, осуществляющий синхронную перестройку адресов демультиплексора 36 и мультиплексора 38, устанавливается в начальное положение импульсами и при поступлении на его первый вход импульсов в соответствии с изменением записываемого в него числа поочередно открываются 1-й ... (m+2)-й ключи демультиплексора 36 и мультиплексора 38. При этом на 1-м ... m-м конденсаторах 37 формируются напряжения, пропорциональные средним значениям видеосигнала в соответствующих участках изображения. Накопление напряжений на конденсаторах 37 осуществляется в течение четырех строк, после чего в "выделенных" строках напряжения с конденсаторов 37 поочередно через соответствующие открытые ключи мультиплексора 38 (i-му конденсатору 37 соответствует (i+1)-й ключ мультиплексора 38) и открытый импульсом первый электронный ключ 40 поступает на выход блока 3 обработки, а синхронно с этим конденсатором 37 поочередно разряжаются через второй электронный ключ 41 в моменты поступления импульсов на его второй вход. В следующих четырех строках блок 3 обработки функционирует аналогично. Таким образом, в течение интервалов T_к на выходе блока 3 обработки поочередно формируются напряжения соответствующие средним яркостям изображения последовательно в 1-м .... в (m x n)-м участках в порядке развертки изображения.

АЦП 4 при поступлении импульсов на его второй вход преобразует напряжения в K-разрядные числа, поступающие в параллельном ходе на 1-й ... K-й (информационные) входы блока 5 памяти, содержащего K идентичных схем памяти объемом не менее m • n ячеек.

Запись информации в блок 5 памяти осуществляется импульсами поступающими на его второй вход при наличии импульса на его третьем входе. Изменение адреса блока 5 памяти осуществляется первой схемой 6 управления, при этом состояния первого счетчика 42, перестраиваемого импульсами и второго счетчика 43, перестраиваемого импульсами соответствуют горизонтальным и вертикальным координатам участков на изображении соответственно. Установка счетчиков 42 и 43 в начальное состояние осуществляется импульсами соответственно. Следовательно, в интервале T_зап в блок 5 памяти записывается m • n K-разрядных чисел, соответствующих средним значениям яркости в участках изображения. Вне интервала T_зап в каждом из интервалов T_к осуществляется считывание в параллельном виде информации с блока 5 памяти синхронно с поступлением импульсов на его второй вход.

Блок 7 сравнения осуществляет вычисление в цифровом виде значения |N_i|, где |N_i| - - абсолютное значение разности чисел, поступающих на его первые и вторые входы, сравнение |N_i| с порогом N₀ и формирование на своем выходе сигнала "1" при |N_i| ≥ N_0/ и сигнала "0" при |N_i| < N₀.
Информация с выхода блока 7 сравнения записывается в схему 8 памяти синхронно с поступлением импульсов на ее второй вход и при наличии импульса на ее третьем входе. При этом запись информации в схему 8 памяти осуществляется синхронно со считыванием информации с блока 5 памяти, так как в интервале T_срав на первых управляющих входах первого, второго и третьего коммутаторов 44, 45 и 46 второй схемы 9 управления присутствует импульс при этом перестройка первого и второго счетчиков 47 и 50 осуществляется импульсами а их установка в начальное состояние - импульсами соответственно, т.е. аналогично перестройке и установке в начальное состояние первого и второго счетчиков 42 и 43 первой схемы 6 управления.

В интервале T_реш на вторых управляющих входах первого, второго и третьего коммутаторов 44, 45 и 46 присутствует импульс при этом на их выходы проходят напряжения с их вторых входов и перестройка первого и второго счетчиков 47 и 50 осуществляется следующим образом.

Второй счетчик 50 непосредственно, а первый счетчик 47 через второй коммутатор 45 устанавливаются импульсом в начальное состояние.

В этом случае на выходе первой схемы И 18, подключенной к выходам счетчика 47 таким образом, что нулевой потенциал на ее выходе формируется только при записи в счетчик 47 числа (m-1), формируется положительный потенциал. При этом первый счетчик 47 включается последовательно со вторым счетчиком 50 (выход Q последнего разряда счетчика 50 через первый коммутатор 44 подключается к счетному входу счетчика 47) и их перестройка осуществляется импульсами поступающими на счетный вход второго счетчика 50 через вторую схему И 19 и третий коммутатор 46.

При установлении (записи) в счетчике 47 числа (m-1) на выходе первой схемы И 18 формируется нулевой потенциал, запрещающий прохождение импульсов на выход второй схемы И 19 и перестройка счетчиков 47 и 50 прекращается. Синхронно с изменением адресов ячеек схемы 8 памяти осуществляется считывание из нее информации в порядке, соответствующем последовательному опросу участков изображения по вертикали сверху - вниз поочередно в 1-м.... m-м столбцах. Информация с выхода схемы 8 памяти поступает на первый (информационный) вход регистра 10 сдвига, на 0 выходах которого формируются положительные (E_п) и нулевые потенциалы, число и порядок следования которых строго соответствуют числу и порядку следования "1" и "0" в текущей выборки объемом Q элементов импульсной последовательности, поступающей на его первый вход. Мажоритарная схема 11 осуществляет сравнение числа S положительных потенциалов на Q ее входах с пороговым числом S₀ путем сравнения создаваемого входными потенциалами напряжения на первом входе компаратора с опорным (соответствующем порогу) напряжением на втором его входе, при этом на выходе мажоритарной схемы 11 формируются потенциалы U_м = E_п при S ≥ S₀ и U_м = 0 при S < S₀, где E₀ - потенциал логической "1".

В интервале T_реш при наличии потенциала E₀ на первом входе схемы И 51 схемы 12 сравнения импульс со второго ее входа проходит на первый (счетный) вход счетчика 52, предварительно установленного в начальное состояние импульсом устанавливающим также (через схему ИЛИ 55) RS-триггер 56 в нулевое состояние. При записи в счетчик 52 чисел τ_н и τ_в, где τ_н и τ_в - числа, соответствующие минимальному и максимальному размерам объекта на изображении, на выходах первого и второго дешифраторов 53 и 54 формируются импульсы, устанавливающие RS-триггер 56 в нулевое и единичное состояние соответственно. При записи в счетчик 52 числа τ(τ_н ≤ τ < τ_в) за интервал времени T_реш на первом входе реле 13 времени присутствует потенциал E₀ в момент поступления импульса на его второй вход. В этом случае на выходе реле 13 времени формируется команда (в виде потенциала "1") на включение блока 14 регистрации, который выключается при нулевом потенциале на выходе реле 13 времени (выходе схемы ИЛИ 58), формируемом только при наличии нулевых потенциалов на всех h выходах регистра 57 сдвига, т.е. при регистрации отсутствия изменения изображения в h подряд циклах обнаружения, что позволяет устранить выключения блока 14 регистрации при ошибочных решениях о прекращении перемещения малоконтрастных объектов в зоне наблюдения.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом за счет обеспечения высокой разрешающей способности по вертикали (не менее P участков на объект), записи информации об антисовпадениях видеосигнала в участках изображения в схему памяти в порядке, соответствующем размещению участков по вертикали изображения, и анализа считываемой информации в текущих выборках из 0 элементов (участков изображения) позволяет повысить надежность обнаружения перемещения малоконтрастных и малоразмерных объектов в зоне наблюдения. При одинаковых исходных данных:
- число участков изображения - 1024;
- минимальный размер объекта по вертикали - 10 участков;
- P_лт и P_прав - соответственно 3,15•10^-2 и 0,8, (где P_лт и P_прав - соответственно вероятности ложной регистрации и правильного обнаружения изменения изображения) предлагаемое устройство (в случае выбора Q = 7, S₀ = 4) обеспечивает снижение P_лт в 85 раз и повышение P_прав в 1,3 раза.

Кроме того, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает снижение ≈ в 10⁴ раз (при h = 4) вероятности выключения блока 14 регистрации при пропусках изменений изображения. Повышение надежности обнаружения появления объектов в зоне наблюдения, в свою очередь, повышает эффективность охраны зданий, территорий от вторжения нарушителей.

Материалы, подтверждающие достоверность достижения поставленной цели, приведены в "Протоколе сравнительных испытаний".

Изобретение относится к телевизионной технике для системы охраны телекамерой. Устройство содержит передающую телевизионную камеру (ПТК) (1), блок (2) синхронизации, блок (3) обработки, АЦП (4), блоки (5, 8) памяти, блоки (6, 9) управления, блоки (7, 12) сравнения, регистр сдвига (10), мажоритарный блок (11), реле времени (13), блок регистрации (14). Контролируемая зона пространства на изображении разбивается на m x n участков, где m и n - число участков на изображении по горизонтали и вертикали соответственно. Обнаружение появления или перемещения объекта в зоне наблюдения осуществляется путем регистрации изменения изображения по результатам анализа изменения во времени напряжений где усредненное в i-м участке изображения значение видеосигнала. Обнаружение осуществляется в циклически повторяющиеся интервалы времени. Технический результат: обеспечивается высокая разрешающая способность, повышается надежность обнаружения перемещения малоконтрастных и малоразмерных объектов в зоне наблюдения, что повышает эффективность охраны. 1 з.п.ф-лы, 8 ил., 1 табл.

1. Телевизионное устройство для обнаружения перемещений объектов, содержащее блок синхронизации, первый блок управления, блок регистрации, первый вход которого подключен к выходу передающей телевизионной камеры (ПТК), к входу блока синхронизации и первому входу блока обработки, выход которого подключен к блоку сравнения через последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и первый блок памяти, Z адресных входов которого подключены к Z выходам первого блока управления, а соответствующие входы первого блока сравнения подключены к выходам АЦП, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности обнаружения малоконтрастных и малоразмерных объектов, введены второй блок управления и последовательно соединенные второй блок памяти, первый вход которой подключен к выходу блока сравнения, регистр сдвига, мажоритарный блок, второй блок сравнения и реле времени, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации, причем второй - пятый входы блока обработки соединены соответственно с вторым входом АЦП, с вторым и третьим входами второго блока памяти, Х первых и Z адресных входов которого подключены соответственно к первым и Z - X выходам первого блока управления, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго блока управления, входы которого подключены соответственно к восьмому, девятому и десятому выходам блока синхронизации, одиннадцатый и двенадцатый выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами второго блока памяти, Х первых и Z - X адресных входов которого подключены соответственно к Х первым и Z - X выходам второго блока управления, четвертый и пятый входы которого подключены к двенадцатому и тринадцатому выходам блока синхронизации, третий выход которого подключен к вторым входам регистра сдвига и второго блока управления, третьи входы которых соединены с десятым выходом блока синхронизации, тринадцатый и четырнадцатый выходы которого соединены соответственно с четвертым входом второго блока сравнения и вторым входом реле времени. 2. Телевизионное устройство для обнаружения перемещений объектов по п.1, отличающееся тем, что первый блок управления содержит первый и второй счетчики, при этом выходы разрядов первого счетчика являются соответственно Х первыми выходами первого блока управления, а выходы Z - X второго счетчика являются вторыми выходами первого блока управления, первый вход первого счетчика соединен с первым входом второго счетчика и является первым входом первого блока управления, а вторые входы первого и второго счетчиков являются соответственно вторым и третьим входами первого блока управления.