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

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

Известно устройство телевизионного наблюдения /1, с. 109/, содержащее последовательно расположенные и оптически связанные оптический блок, выполненный в виде вариообъектива, и датчик телевизионного сигнала, а также блок наведения, состоящий из дешифратора команд, электропривода горизонтального перемещения и электропривода вертикального перемещения, причем первый выход дешифратора команд подключен к входу электропривода горизонтального перемещения, выход которого является первым выходом блока, второй выход дешифратора команд подключен к входу электропривода вертикального перемещения, выход которого является вторым выходом блока, а вход дешифратора команд является входом блока, при этом первый выход блока наведения механически связан с подвижкой перемещения в горизонтальной плоскости совокупности оптического блока и датчика телевизионного сигнала, подвижка перемещения которой в вертикальной плоскости механически связана с вторым выходом блока наведения, а также блок управления и видеоконтрольный блок, при этом выход датчика телевизионного сигнала подключен через блок наведения и блок управления к входу видеоконтрольного блока, а второй выход блока управления подключен к входу блока наведения.

Недостатками прототипа являются:
- большая полезная нагрузка, требуемая от блока наведения при выполнении операции масштабирования выбранного фрагмента изображения, т.к. блок наведения выполняет пространственное перемещение совокупности двух блоков: вариообъектива и датчика телевизионного сигнала;
- продолжительность времени выполнения операции масштабирования, которое складывается из времени T_н наведения на интересующий оператора фрагмент и времени T_ф изменения (регулировки) фокусного расстояния вариообъектива, а для возвращения к первоначально предъявляемому изображению эти процедуры производятся в обратном порядке за такое же время.

Задачей изобретения является масштабирование выбранного фрагмента изображения при уменьшении полезной нагрузки, требуемой от блока наведения, с повышением быстродействия осуществления как операции масштабирования, так и возврата к первоначально предъявляемому изображению.

Поставленная задача решается тем, что в устройство телевизионного наблюдения, содержащее оптический блок, первый датчик телевизионного сигнала, блок наведения, состоящий из дешифратора команд, электропривода горизонтального перемещения и электропривода вертикального перемещения, причем первый выход дешифратора команд подключен к входу электропривода горизонтального перемещения, выход которого является первым выходом блока, второй выход дешифратора команд подключен к входу электропривода вертикального перемещения, выход которого является вторым выходом блока, третий выход дешифратора команд - третьим выходом блока, а вход дешифратора команд - входом блока, а также блок управления, вход которого через первый его выход подключен к входу видеоконтрольного блока, а второй выход блока управления - к входу блока наведения, введены второй датчик телевизионного сигнала, селектор синхроимпульсов, формирователь сигнала отметки и блок коммутации, причем оптический блок содержит последовательно расположенные и оптически связанные первый объектив, полупрозрачное зеркало, отражающее зеркало и второй объектив, при этом первый выход оптического блока, являющийся выходом второго объектива, оптически связан с фотомишенью первого датчика телевизионного сигнала, а второй выход оптического блока, являющийся вторым выходом полупрозрачного зеркала, оптически связан с фотомишенью второго датчика телевизионного сигнала, а в блок наведения введены датчик положения по горизонтали, механически связанный с электроприводом горизонтального перемещения, и датчик положения по вертикали, механически связанный с электроприводом вертикального перемещения, причем выход датчика положения по горизонтали является четвертым выходом блока, а выход датчика положения по вертикали - пятым выходом блока, при этом первый выход блока наведения механически связан с подвижкой перемещения по горизонтали второго датчика телевизионного сигнала, второй выход блока наведения - с подвижкой перемещения по вертикали второго датчика телевизионного сигнала, четвертый выход блока наведения подключен к первому управляющему входу формирователя сигнала отметки, а пятый выход блока наведения - к второму управляющему входу формирователя сигнала отметки, вход строчной и вход кадровой синхронизации которого подключены соответственно к первому и второму выходам селектора синхроимпульсов, вход которого подключен к выходу первого датчика телевизионного сигнала и соответственно к первому информационному входу блока коммутации, второй информационный вход которого подключен к выходу второго датчика телевизионного сигнала, третий информационный вход блока коммутации - к выходу формирователя сигнала отметки, управляющий вход блока коммутации - к третьему выходу блока наведения, а выход блока коммутации - к входу блока управления.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков, в т.ч. второго датчика телевизионного сигнала, селектора синхроимпульсов, формирователя сигнала отметки и блока коммутации; датчика положения по горизонтали и датчика положения по вертикали в составе блока наведения; другим техническим решение оптического блока; а также наличием новых связей между новыми и остальными блоками. Совокупность этих признаков не известна из уровня техники, поэтому предлагаемое решение соответствует требованию новизны.

В заявляемом решении формирование изображения увеличенного фрагмента осуществляется при помощи второго датчика телевизионного сигнала, исключая необходимость применения вариообъектива. По техническому результату и методам его достижения предлагаемое решение соответствует требованию о наличии "изобретательского уровня".

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства прототипа; на фиг. 2 - структурная схема заявляемого устройства; на фиг. 3 - структурная схема блока коммутации; на фиг. 4 - структурная схема формирователя сигнала отметки; на фиг. 5 - электрическая схема блока отчета по горизонтали (в составе формирователя сигнала отметки); на фиг. 6 - временные диаграммы, поясняющие работу блока отсчета по горизонтали; на фиг. 7 показаны изображения отметки в виде курсора на экране видеоконтрольного блока после завершения процесса юстировки устройства.

Устройство телевизионного наблюдения содержит оптический блок 1, состоящий из последовательно расположенных и оптически связанных первого объектива 1-1, полупрозрачного зеркала 1-2, отражающего зеркала 1-3 и второго объектива 1-4, первый датчик 2 телевизионного сигнала, блок 3 наведения, состоящий из дешифратора 3-1 команд, электропривода 3-2 горизонтального перемещения, электропривода 3-3 вертикального перемещения, датчика 3-4 положения по горизонтали и датчика 3-5 положения по вертикали, блок 4 управления, видеоконтрольный блок 5, второй датчик 6 телевизионного сигнала, селектор 7 синхроимпульсов, формирователь 8 сигнала отметки и блок 9 коммутации, при этом первый выход оптического блока 1, являющийся выходом второго объектива 1-4, оптически связан с фотомишенью первого датчика 2 телевизионного сигнала, а второй выход оптического блока 1, являющийся вторым выходом полупрозрачного зеркала 1-2, оптически связан с фотомишенью второго датчика 6 телевизионного сигнала, причем первый выход дешифратора 3-1 команд подключен к входу электропривода 3-2 горизонтального перемещения, который механически связан с датчиком 3-4 положения по горизонтали, второй выход дешифратора 3-1 команд подключен к входу электропривода 3-3 вертикального перемещения, который механически связан с датчиком 3-5 положения по вертикали, при этом вход дешифратора 3-1 является входом блока 3 наведения, выход электропривода 3-2 - первым выходом блока 3, выход электропривода 3-3 - вторым выходом блока 3, третий выход дешифратора 3-1 - третьим выходом блока 32, выход датчика 3-4 - четвертым выходом блока 3, выход датчика 3-5 - пятым выходом блока 3, причем вход блока 3 подключен к второму выходу блока 4 управления, первый выход блока 3 механически связан с подвижкой перемещения по горизонтали второго датчика 6, второй выход блока 3 - с подвижкой перемещения по вертикали второго датчика 6, третий выход блока 3 подключен к управляющему входу блока 9 коммутации, четвертый выход блока 3 - к первому управляющему входу формирователя 8 сигнала отметки, а пятый выход блока 3 - к второму управляющему входу формирователя 8 сигнала отметки, вход строчной и вход кадровой синхронизации которого подключены соответственно к первому и второму выходам селектора 7 синхроимпульсов, вход которого подключен к выходу первого датчика 2 телевизионного сигнала и соответственно к первому информационному входу блока 9 коммутации, второй информационный вход которого подключен к выходу второго датчика 6 телевизионного сигнала, третий информационный вход блока 9 - к выходу формирователя 8 сигнала отметки, а выход блока 9 - к входу блока 4 управления и через его первый выход - к входу видеоконтрольного блока 5.

Второй датчик 6 телевизионного сигнала выполнен совершенно аналогично первому датчику 2, т.е. аналогично датчику телевизионного сигнала по прототипу.

Предпочтительно использовать в качестве датчиков 2 и 6 широко распространенные модули CA-H32C или CA-H33C фирмы "GOLDBEEM electrоnics" (Южная Корея), в которых применимы 1/3 дюймовые матрицы ПЗС с числом элементов 512(Н) х 582(У).

Предположим, что в качестве первого объектива 1-1 использован объектив "Зенитар-М, 2,8/16" ("Рыбий глаз"), а в качестве второго объектива 1-4 - объектив "Т-55". Отметим, что оба объектива разработаны и выпускаются отечественной промышленностью. Объектив 1-1 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 оптического блока 1 формируется увеличенное оптическое изображение объекта с кратностью масштабирования, равной отношению 24/3,6 = 6,66... раза.

С другой стороны, объектив 1-4 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 оптического блока 1 формируется нормальное оптическое изображение объекта контроля.

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

Структурная схема блока 9 коммутации приведена на фиг. 3. Блок 9 содержит смеситель 10, первый коммутатор 11, второй коммутатор 12 и элемент НЕ 13.

Смеситель 10 обеспечивает микширование сигнала нормального изображения, поступающего с первого информационного входа блока 9, и сигнала отметки - с третьего его информационного входа.

Коммутаторы 11 и 12 могут быть выполнены на основе управляемых ключей микросхемы KP590KH2 /2, с. 447/, включение которых происходит при подаче на их входы управления сигнала логического "0". Поэтому, когда сигнал логического "0" подается на управляющий вход блока 9, сигнал микширования с выхода блока 10 через коммутатор 11 поступает на выход блока 9. Если на управляющем входе блока 9 присутствует сигнал логической "1", то сигнал увеличенного изображения с второго информационного входа блока 9 через коммутатор 12 поступает на его выход.

Формирователь 8 предназначен для получения на выходе сигнала "электронной" отметки, например, в виде сигнала курсора. Возможная структурная схема формирователя 8 представлена на фиг. 4. Формирователь 8 содержит блок 14 отсчета по горизонтали, блок 15 отсчета по вертикали и элемент И 16.

На фиг. 5 приведена электрическая схема блока 14, выполненная на базе двух микросхем DA1 и DA2 типа К155АГ1. Обе микросхемы на фиг. 5 установлены в логическое управление по входу, когда активный перепад - отрицательный. Времязадающими элементами микросхемы DA1 являются конденсатор C_τ1 и резистор R_τ1 = R*x

+R_пх, а микросхемы DA2 - C_τ2 и R_τ2. При этом резисторы R^* _x и R_хп являются элементами датчика 3-4 положения по горизонтали, а потенциометр R_пх, механически связанный с электроприводом 3-2, - органом управления курсором по горизонтали.

На 3-й вывод микросхемы DA1 подается строчный синхроимпульс ССИ (см. фиг. 6а), а на 6-м выводе DA1 формируется импульсный сигнал, показанный на фиг. 6б. Отметим, что пределы регулирования отрицательного перепада этого импульса, отмеченного кружком, показаны на фиг. 6б стрелками и определяются номиналом потенциометра R_пх. Величина подборочного резистора R^* _х обеспечивает положение указанного отрицательного перепада в пределах активной части строки, исключая его "заход" в обратный ход строчной развертки t_о.х.с.. Выходной импульс блока 14 снимается с 6-го вывода микросхемы DA2 (см. фиг. 6в), а его длительность определяет ширину курсора, наблюдаемого на экране видеоконтрольного блока 5, как показано на фиг. 7.

Блок 15 отсчета по вертикали может быть реализован по аналогичной электрической схеме (см. фиг. 5), подавая на 3-й вывод микросхемы ДАI кадровый синхроимпульс КСИ и выбирая номиналы времязадающих элементов C_τ1, R_τ1 = R*y

+R_пy; C_τ2, R_τ2. При этом резисторы R^* _у и R_пу являются элементами датчика 3-5 положения по вертикали, а потенциометр R_пу, механически связанный с электроприводами 3-3, - органом управления курсором по вертикали. Длительность выходного импульса блока 15 определяет высоту курсора, наблюдаемого на экране видеоконтрольного блока 52, как показано на фиг. 7.

Блок 3 наведения предназначен для осуществления пространственного перемещения по горизонтали и по вертикали второго датчика 6 телевизионного сигнала. Это перемещение производится при помощи электроприводов 3-2 и 3-3 по командам, формируемым в дешифраторе 3-1. Одновременно выполняется и перемещение движков потенциометров R_пх и R_пу, установленных в датчиках положения 3-4 и 3-5. После прохождения команд на электроприводы 3-2 и 3-3 на третьем выходе дешифратора 3-1 уровень логического "0" заменяется на уровень логической "1" (автоматически или по команде оператора). В процессе изготовления и настройки заявляемого устройства выполняется юстировка блока 3 наведения, которая при выставленных положениях движков потенциометров R_пх R_пу должна обеспечивать такое положение второго датчика 6 относительно второго выхода оптического блока 1, чтобы проецируемое на фотомишень увеличенное оптическое изображение оказалось отцентрированным по горизонтали и вертикали.

По завершении юстировки формирование изображения курсора на экране видеоконтрольного блока 5 (см. фиг. 7) должно соответствовать положениям движков потенциометров R_пх и R_пу, приведенным в таблице.

Селектор 7 синхроимпульсов предназначен для выделения из полного телевизионного сигнала, вырабатываемого на выходе датчика 2, импульсов строчной и кадровой частоты. Техническое решение селектора 7 известно (см. например /3, с. 150-156/).

Блок 4 управления и видеоконтрольный блок 5 по техническому решению не отличается от соответствующих блоков прототипа.

Устройство телевизионного наблюдения работает следующим образом. Оператор при помощи блока 4 управления как в прототипе, направляет в блок 3 наведения кодовые посылки команд управления. Дешифратор 3-1 "расшифровывает" посылки, формируя команды управления электроприводами 3-2 и 3-3, которые осуществляют пространственное перемещение по горизонтали и по вертикали второго датчика 6 телевизионного сигнала. Одновременно электроприводы выполняют пропорциональное перемещение движков потенциометров R_пх и R_пу, установленных в датчиках положения 3-4 и 3-5.

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 1-1, полупрозрачное зеркало 1-22, отражающее зеркало 1-3, второй объектив 1-4 проецируется на фотомишень первого датчика 2 телевизионного сигнала. Одновременно центральный фрагмент этого изображения по другому оптическому пути: первый объектив 1-1, полупрозрачное зеркало 1-2 проецируется на фотомишень второго датчика 6 телевизионного сигнала. Изображения на фотомишенях каждого из датчиков преобразуются далее в соответствующие видеосигналы. В результате на входе датчика 2 формируется полный телевизионный сигнал нормального изображения размахом 1 В на нагрузке 75 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 8 вырабатывает на выходе сигнал электронной отметки (сигнал курсора). Отметим, что положение курсора в пределах активной части телевизионного растра определяется в зависимости от положения движков потенциометров R_пх и R_пу, установленных в датчиках положения 3-4 и 3-5 блока наведения.

Синхронизация формирователя 8 по строкам и кадрам осуществляется от полного телевизионного сигнала датчика 6 при помощи селектора 7, на выходах которого вырабатываются импульсы строчной и кадровой частоты (ССИ и КСИ).

Когда в блок 3 наведения направляются кодовые посылки от блока 4, а электроприводы 3-2 и 3-3 выполняют пространственное перемещение датчика 6 телевизионного сигнала и датчиков 3-4 и 3-5, тогда предлагаемое устройство телевизионного наблюдения работает в режиме "Выбор фрагмента". При этом на управляющем входе блока 9 коммутации присутствует напряжение логического "0", а на вход видеоконтрольного блока 5 с выхода блока 9 через блок 4 приходит сигнал микширования, составляющими которого являются полный телевизионный сигнал от датчика 2 и сигнал курсора от формирователя 8.

В результате на экране видеоконтрольного блока 5 воспроизводится нормальное изображение объекта контроля с перемещающимся по нему курсором.

Допустим, что курсор отмечает центр интересующего оператора фрагмента изображения. Тогда после остановки курсора (после завершения поворотов электроприводов 3-2 и 3-3) на фотомишень датчика 6 проецируется увеличенное оптическое изображение, отцентрированное по курсору в горизонтальном и вертикальном направлениях. Одновременно на управляющем входе блока 9 коммутации напряжение логического "0" заменяется на напряжение логической "1". Поэтому заявляемое устройство переходит в режим "Масштабирование фрагмента", а на экране видеоконтрольного блока 5 появится увеличенное изображение фрагмента. Если оператору необходимо проконтролировать увеличенное изображение другого фрагмента, то он должен возвратиться в режим работы "Выбор фрагмента".

Далее оператор выбирает новый интересующий его фрагмент нормального изображения при помощи курсора, давая кодовые посылки от блока 4 управления в блок 3 наведения. После этого устройство вновь переводится в режим "Масштабирование фрагмента", а на экране видеоконтрольного блока 5 устанавливается увеличенное изображение выбранного фрагмента.

В заявляемом решении блок наведения осуществляет пространственное перемещение только датчика телевизионного сигнала, поэтому требуемая от блока наведения полезная нагрузка по сравнению с прототипом существенно ниже. Быстродейстие выполнения операции "Масштабирование фрагмента" выше, т.к. исключается полностью время T_ф изменения (регулировка) фокусного расстояния. При возвращении к первоначальному предъявленному изображению быстродействие операции дополнительно повышается за счет исключения и времени T_н наведения.

В настоящее время все блоки заявленного решения освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью, поэтому следует считать предлагаемое изобретение соответствующим требованию "промышленная применимость".

Источники информации
1. Богданов Г.М. Прикладные телевизионные установки. - М.: Связь, 1979 г.

2. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник /С.В. Якубовский, Л.И. Ниссельсон, В.И. Кулешова и др. Под ред. С.В.Якубовского. - М.: Радио и связь, 1990 г.

3. Быков Р.Е., Сигналов В.М., Эйссенгардт Г.А. Телевидение. - М.:Высшая школа, 1988 г.

Изобретение относится к телевизионной технике. Достигаемый технический результат - масштабирование выбранного фрагмента изображения при уменьшении полезной нагрузки, требуемой от блока наведения. Устройство содержит оптический блок, первый и второй датчики телевизионного сигнала, блок наведения, состоящий из дешифратора команд, электроприводов горизонтального и вертикального перемещений, блок управления, видеоконтрольный блок, селектор синхроимпульсов, формирователь сигнала отметки и блок коммутации, причем оптический блок содержит последовательно расположенные и оптически связанные первый объектив, полупрозрачное зеркало, отражающее зеркало и второй объектив, что позволяет реализовать указанный технический результат. 1 табл., 7 ил.

Устройство телевизионного наблюдения, содержащее оптический блок, первый датчик телевизионного сигнала, блок наведения, состоящий из дешифратора команд, электропривода горизонтального перемещения и электропривода вертикального перемещения, причем первый выход дешифратора команд подключен к входу электропривода горизонтального перемещения, выход которого является первым выходом блока, второй выход дешифратора команд подключен к входу электропривода вертикального перемещения, выход которого является вторым выходом блока, третий выход дешифратора команд - третьим выходом блока, а вход дешифратора команд - входом блока, а также блок управления, первый выход которого подключен к входу видеоконтрольного блока, а второй выход блока управления - к входу блока наведения, отличающееся тем, что введены второй датчик телевизионного сигнала, снабженный подвижками перемещения соответственно по горизонтали и вертикали, селектор синхроимпульсов, формирователь сигнала отметки и блок коммутации, причем оптический блок содержит последовательно расположенные и оптически связанные первый объектив, полупрозрачное зеркало, отражающее зеркало и второй объектив, при этом первый выход оптического блока, являющийся выходом второго объектива, оптически связан с фотомишенью первого датчика телевизионного сигнала, а второй выход оптического блока, являющийся вторым выходом полупрозрачного зеркала, оптически связан с фотомишенью второго датчика телевизионного сигнала, а в блок наведения введены датчик положения по горизонтали, механически связанный с электроприводом горизонтального перемещения, и датчик положения по вертикали, механически связанный с электроприводом вертикального перемещения, причем выход датчика положения по горизонтали является четвертым выходом блока, а выход датчика положения по вертикали - пятым выходом блока, при этом первый вход блока наведения механически связан с подвижкой перемещения по горизонтали второго датчика телевизионного сигнала, второй выход блока наведения - с подвижкой перемещения по вертикали второго датчика телевизионного сигнала, четвертый выход блока наведения подключен к первому управляющему входу формирователя сигнала отметки, а пятый выход блока наведения - к второму управляющему входу формирователя сигнала отметки, вход строчной и вход кадровой синхронизации которого подключены соответственно к первому и второму выходам селектора синхроимпульсов, вход которого подключен к выходу первого датчика телевизионного сигнала и соответственно к первому информационному входу блока коммутации, второй информационный вход которого подключен к выходу второго датчика телевизионного сигнала, третий информационный вход блока коммутации - к выходу формирователя сигнала отметки, управляющий вход блока коммутации - к третьему выходу блока наведения, а выход блока коммутации - к входу блока управления.