УСТРОЙСТВО ПАНОРАМНОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ "ДЕНЬ-НОЧЬ" Российский патент 2014 года по МПК H04N7/18 

Предлагаемое изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению, которое выполняется телевизионной системой при помощи телевизионной камеры кругового обзора в области, близкой к полусфере, т.е. в пространственном угле 360 градусов по азимуту и десятки градусов по углу места.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать устройство панорамного телевизионного наблюдения «день - ночь» [1], содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютера, при этом телевизионная камера состоит из последовательно расположенных и оптически связанных панорамного объектива и датчика цифрового телевизионного сигнала (датчика ЦТС), а в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управления и питанию с шиной сервера, содержащая блок преобразования «кольцевого» кадра в «прямоугольные» кадры, вход которого подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть», причем число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению

где γ_г - горизонтальный угол поля зрения в градусах наблюдаемого оператором изображения, а само это преобразование выполняется программным путем.

Недостаток прототипа - отсутствие автоматического выбора характера изображения (цветного или черно-белого) в зависимости от времени суток, а также ограниченные возможности телевизионного наблюдения вечером и, в особенности, ночью из-за низкого отношения сигнал/шум на входе монитора.

Задача изобретения - предоставление оператору цветного изображения днем и черно-белого изображения вечером и ночью в автоматическом режиме переключения и с повышенным отношением сигнал/шум для монохромного изображения.

Поставленная задача в заявляемом устройстве панорамного телевизионного наблюдения «день - ночь» решается тем, что в устройство прототипа [1], содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютера, при этом телевизионная камера прототипа состоит из последовательно расположенных и оптически связанных панорамного объектива и датчика ЦТС, а в разъем расширения на материнской плате сервера прототипа установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управления и питанию с шиной сервера, содержащая блок преобразования «кольцевого» кадра в «прямоугольные» кадры, вход которого подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть», причем число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению (1), а само это преобразование выполняется программным путем, в состав телевизионной камеры прототипа введены оптический блок, второй датчик ЦТС, синхронизированный по частоте и фазе с первым датчиком ЦТС по сигналу синхронизации приемника (ССП), а также последовательно соединенные селектор синхроимпульсов и формирователь импульсов (ФИ) записи и сброса, последовательно соединенные детектор видеосигналов, блок выборки-хранения и компаратор, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению, а выход - к управляющему входу коммутатора, первый информационный вход которого подключен к выходу цифрового телевизионного сигнала первого датчика ЦТС, второй информационный вход коммутатора - к выходу цифрового телевизионного сигнала второго датчика ЦТС, а выход коммутатора является выходом «видео» телевизионной камеры, при этом вход оптического блока оптически связан с оптическим кадром панорамного объектива, первый выход оптического блока - с мишенью фотоприемника первого датчика ЦТС, а второй выход оптического блока - с мишенью фотоприемника второго датчика ЦТС, при этом аналоговый выход телевизионного сигнала первого датчика ЦТС, который является датчиком цветного сигнала изображения и выполнен на основе матрицы ПЗС с организацией «строчный перенос», подключен соответственно к входу селектора синхроимпульсов и к информационному входу детектора видеосигналов, а второй датчик ЦТС является датчиком черно-белого сигнала изображения и выполнен на основе матрицы ПЗС с организацией «строчно-кадровый перенос», при этом управляющий вход блока выборки-хранения подключен к первому выходу ФИ записи и сброса, второй выход которого подключен к управляющему входу детектора видеосигналов, в состав второго датчика ЦТС дополнительно введен формирователь импульсов (ФИ) накопления, обеспечивающий в секции памяти матрицы ПЗС суммирование зарядовых пакетов, сформированных в фотоприемной секции, причем плата видео на сервере обеспечивает ввод цифрового монохромного видеосигнала в оперативную память с периодом nT_к, а вывод из нее этого сигнала изображения - с периодом Т_к, где Т_к - длительность кадра, n - число суммируемых кадров.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых конструктивных элементов в составе телевизионной камеры, к числу которых относятся оптический блок, второй датчик ЦТС, селектор синхроимпульсов, детектор видеосигналов, ФИ записи и сброса, блок выборки-хранения, компаратор и коммутатор, а также ФИ накопления в составе второго датчика ЦТС.

Совокупность известных и новых признаков заявляемого устройства не известна из уровня техники, поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизны.

В заявляемом решении в сервер локальной вычислительной сети вводятся в автоматическом режиме в зависимости от времени суток панорамные изображения цветного или черно-белые изображения, причем монохромные видеосигналы регистрируются в нем с повышенным отношением сигнал/шум.

Поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.

На фиг.1 приведена структурная схема заявляемого устройства; на фиг.2 - структурная схема второго датчика ЦТС; на фиг.3 - функциональная схема технологической организации фотоприемника для второго датчика ЦТС; на фиг.4 - структурная схема ФИ накопления в составе второго датчика ЦТС; на фиг.5…7 - временные диаграммы, поясняющие работу заявляемого устройства; на фиг.8, по данным [2], представлена фотография изображения, полученного при помощи отечественного панорамного зеркально-линзового объектива; на фиг.9 показана оптическая схема оптического блока; на фиг.10 изображено условно кольцевое изображение, воспринимаемое первым и вторым датчиками ЦТС телевизионной камеры; на фиг.11 схематически представлено панорамное изображение этой кольцевой области, предлагаемое оператору персонального компьютера, в виде последовательности из 6-ти «прямоугольных» кадров.

Заявляемое устройство панорамного телевизионного наблюдения «день - ночь», см. фиг.1, содержит последовательно соединенные телевизионную камеру 1 и сервер 2, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютера в позиции 3, при этом телевизионная камера 1 состоит из последовательно расположенных и оптически связанных панорамного объектива 1-1 и оптического блока 1-2, первый выход которого оптически связан с мишенью фотоприемника первого датчика ЦТС 1-3, а второй выход оптического блока - с мишенью фотоприемника второго датчика ЦТС 1-4, который синхронизирован по частоте и фазе с первым датчиком ЦТС 1-3 по сигналу синхронизации приемника (ССП); телевизионная камера содержит в своем составе последовательно соединенные селектор 1-5 синхроимпульсов и ФИ 1-6 записи и сброса, а также последовательно соединенные детектор 1-7 видеосигналов, блок 1-8 выборки-хранения и компаратор 1-9, при этом аналоговый выход телевизионного сигнала первого датчика ЦТС 1-3 подключен соответственно к входу селектора 1-5 синхроимпульсов и к информационному входу детектора 1-7 видеосигналов, а цифровой выход телевизионного сигнала датчика 1-3 - к первому информационному входу коммутатора 1-10, второй информационный вход которого подключен к цифровому выходу телевизионного сигнала второго датчика ЦТС 1-4, а управляющий вход коммутатора 1-10 подключен к выходу компаратора 1-9, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению U_n, при этом управляющий вход блока 1-8 выборки-хранения подключен к первому выходу ФИ 1-6 записи и сброса, второй выход которого подключен к управляющему входу детектора 1-7 видеосигналов, а выход коммутатора 1-10 является выходом «видео» телевизионной камеры.

Панорамный объектив 1-1 телевизионной камеры, как и в прототипе, предназначен для формирования оптического изображения кругового обзора (кольцевого изображения). В качестве технического решения для панорамного объектива 1-1, совпадающего с аналогичным решением для прототипа, может быть предложен панорамный зеркально-линзовый объектив, конструкция которого запатентована в России отечественными специалистами из Московского государственного университета геодезии и картографии [2].

Фотография кольцевого изображения, формируемого панорамным объективом, представлена на фиг.8. Угловое поле в пространстве предметов для этого объектива составляет 360 градусов по азимуту и может достигать (75-80) градусов по углу места.

Оптический блок 1-2 предназначен для того, чтобы распараллелить оптическое изображения с выхода панорамного объектива 1-1 на мишени каждого из двух датчиков ЦТС.

Оптический блок 1-2 (см. фиг.9) содержит светоделитель 1-2-1 и корректирующий светофильтр 1-2-2, при этом светоделитель 1-2-1 выполнен в виде призмы с двумя светоделительными гранями, расположенными под углом 30°, при этом первая светоделительная грань призмы является входом светоделителя, вторая светоделительная грань - первым выходом светоделителя, третья грань призмы, расположенная под углом 60° по отношению к первой ее грани, - вторым выходом светоделителя, а корректирующий светофильтр 1-2-2 выполнен в виде призмы с одной спектроделительной гранью, которая является входом корректирующего светофильтра и расположена под углом 30° по отношению к ее второй грани, которая является выходом корректирующего светофильтра, при этом первый выход светоделителя 1-2-1 оптически связан с входом корректирующего светофильтра 1-2-2, причем вторая светоделительная грань призмы светоделителя 1-2-1 установлена вплотную к спектроделительной грани призмы корректирующего светофильтра 1-2-2, при этом выход корректирующего светофильтра 1-2-2 является первым выходом оптического блока, а второй выход светоделителя 1-2-1 - вторым выходом оптического блока.

В перспективе может быть разработано и специализированное техническое решение телевизионного панорамного объектива с интегрированным в его конструкцию светоделителем и корректирующим светофильтром, т.е. в нем блоки 1-1 и 1-2 выполнены в одном оптическом приборе.

Мишени фотоприемников первого и второго датчиков ЦТС должны быть вписаны в оптический кадр панорамного объектива 1-1. Разрешающая способность матричного фотоприемника напрямую зависит от горизонтального угла поля зрения наблюдаемого оператором персонального компьютера изображения (γ_г). Чем меньше величина γ_г, тем выше требуемое число элементов матрицы по горизонтали и вертикали. Учитывая, что геометрические размеры оптического кадра сегодняшнего панорамного объектива совпадают с размерами кадра стандартной фотопленки, необходимо признать эти требования чрезвычайно высокими.

Современные мегапиксельные матрицы приборов с зарядовой связью (матрицы ПЗС) имеют явное ограничение по скорости тактирования фазных электродов выходного регистра: максимальная частота опроса элемента (пиксела) не превышает 40 МГц. Отсюда частота смены кадров наблюдаемого оператором персонального компьютера панорамного изображения должна быть принята значительно ниже 50 Гц, что не всегда допустимо по причине внесения дополнительных искажений видеосигнала при регистрации динамичных сюжетов.

Следует признать и другое условие, а именно дальнейший рост разрешающей способности матриц ПЗС ограничен производственными возможностями их технологии, которая по многим показателям приближается к физическим пределам.

Однако стремительно развивающаяся технология производства матриц на основе комплементарных структур «металл - окисел - полупроводник» (матриц КМОП) вполне может исправить эту ситуацию в ближайшее время, ибо максимально допустимая частота опроса пикселов в этих фотоприемниках уже превзошла отметку 100 МГц [3].

Если в датчике ЦТС 1-3 в качестве сенсора использована матрица ПЗС, имеющая организацию «строчный перенос», то в датчике ЦТС 1-4 она организована по типу «строчно-кадровый перенос».

Реализация строчно-кадрового переноса в сенсоре означает, что на кристалл матрицы ПЗС прототипа, имеющей организацию «строчный перенос», добавлена секция памяти 1-4-1-2, которая располагается между фотоприемной секцией 1-4-1-1 и выходным регистром 1-4-1-3 (см. фиг.3).

Фотоприемная секция 1-4-1-1 новой матрицы ПЗС имеет типовую конструкцию для матриц ПЗС с организацией «строчный перенос». Она обеспечивает накопление зарядовых пакетов в светочувствительных элементах, в качестве которых используются фотодиоды, организованные в столбцы. В непосредственной близости от каждого столбца фотодиодов находится нечувствительный к свету вертикальный ПЗС-регистр, отделенный от фотодиодов фотозатвором. Во время накопления зарядовых пакетов в фотодиодах на фотозатвор подается низкий уровень напряжения, обеспечивающий потенциальный барьер между фотодиодами и вертикальным ПЗС-регистром. По окончании накопления на фотозатвор кратковременно подается высокий уровень напряжения, разрешающий перенос зарядовых пакетов из фотодиодов в потенциальные ямы, образованные в вертикальных ПЗС-регистрах.

Фотоприемная секция 1-4-1-1 снабжена электронным затвором, выполняющим электронную регулировку чувствительности путем управления временем накопления зарядовых носителей в течение кадрового периода.

Зарядовые пакеты из вертикальных ПЗС-регистров секции 1-4-1-1 в промежутке интервала обратного хода кадровой развертки переносятся в секцию 1-4-1-2, а оттуда в последующем интервале прямого хода по кадру построчно переносятся в выходной регистр 1-4-1-3. Каждая зарядовая строка изображения затем поэлементно считывается через БПЗН 1-4-1-4, образуя на выходе «видео» фотоприемника электрический видеосигнал.

По сравнению с прототипом, изменяется и структурная схема второго датчика ЦТС 1-4 (см. фиг.2). Вводимый в состав генератора 1-4-2 управляющих импульсов дополнительно формирователь импульсов (ФИ) 1-4-2-5 накопления предназначен для осуществления логического управления работой секции памяти 1-4-1-2 с целью суммирования в ней с периодом кадров зарядовых пакетов, сформированных в фотопрйемнои секции 1-4-1-1. Величина накопленного таким образом заряда в секции 1-4-1-2 должна быть пропорциональна освещенности фотомишени 1-4-1-1, а достигается эта зависимость за счет выбора интервала nT_к по цепи обратной связи: цифровой выход с детектора видеосигнала в сигнальном процессоре 1-4-3 - управляющий вход ФИ 1-4-2-5 накопления. Число суммируемых кадров накопления n ограничено, с одной стороны, динамикой событий на объекте, которые необходимо видеть оператору, а с другой стороны, - ростом темновой составляющей в видеосигнале матрицы ПЗС. Типовое значение параметра n по второй причине составляет 50…60 при нормальной температуре фотоприемника.

Применительно к трехфазной системе управления фотоприемником структурная схема ФИ 1-4-2-5 накопления может быть выполнена согласно решению, предлагаемому на фиг.4. Она содержит следующие цифровые блоки: счетчик интервала nT_к, первый и второй элементы «И», элемент «ИЛИ», а также первый и второй элементы «НЕ».

Очевидно, что устройство ФИ 1-4-2-5 накопления может быть выполнено и в составе большой интегральной микросхемы (БИС) временного контроллера 1-4-2-1.

Очевидно и другое. При помощи данного метода, но с принципиально меньшим выигрышем в отношении сигнал/шум можно достичь повышения чувствительности монохромного канала устройства и при использовании в качестве фотоприемника второго датчика ЦТС 1-4 матрицы ПЗС с организацией «строчный перенос», если суммирование зарядовых пакетов производить в экранированных от света вертикальных ПЗС-регистрах сенсорной мишени.

На тактовый вход ФИ 1-4-2-5 накопления подаются с временного контроллера 1-4-2-1 кадровые синхроимпульсы - КСИ (см. фиг.6а), которые далее поступают на счетный вход счетчика интервала nТ_к. Емкость счетчика составляет n кадров, т.е. nT_к, а вырабатываемый сигнал следует с периодом (n+1)T_к (см. фиг.6б). На выходе счетчика этот сигнал дополнительно задерживается на величину длительности КСИ (см. фиг.6в).

Выходной сигнал счетчика в другом масштабе представлен на фиг.7а. Если на фазный вход ФИ 1-4-2-5 с временного контроллера 1-4-2-1 подаются трехфазные импульсные последовательности (см. фиг.7б…г), то с выхода ФИ 1-3-2-5 будут сниматься преобразованные последовательности, как показано соответственно на фиг.7д…ж.

В результате в фотоприемнике ЦТС 1-4 зарядовые пакеты, накопленные в секции 1-4-1-1, складываются в секции памяти 1-4-1-2. Поэтому в композитном видеосигнале на выходе ЦТС 1-4 отношение сигнал/шум увеличивается в n раз, а сам сигнал изображения будет следовать с периодом (n+1)T_к, т.е. с пропуском на величину временного интервала nТ_к, как представлено на фиг.7з.

Селектор 1-5 синхроимпульсов предназначен для выделения из аналогового композитного видеосигнала первого датчика ЦТС 1-3 строчных и кадровых синхроимпульсов.

ФИ 1-6 записи и сброса служит для выполнения импульсного управления (с периодом кадров Т_к) детектором 1-7 видеосигнала и блоком 1-8 выборки-хранения. Электрическая схема ФИ 1-6 является, по сути, схемой цифровой задержки, опубликованной в [4, с.138].

На фиг.5а показаны кадровые синхроимпульсы с выхода селектора 1-5. Импульс управления блоком 1-8 - импульс записи (см. фиг.5в) формируется по спаду кадрового синхроимпульса. Импульс управления блоком 1-7 - импульс сброса (см. фиг.4г) вырабатывается по спаду импульса записи. Длительность выходных импульсов ФИ 1-5 составляет период строки Т_с.

Детектор 1-7 видеосигнала (по пиковому или по среднему значению параметра), блок 1-8 выборки-хранения и компаратор 1-9 могут быть выполнены с использованием операционных усилителей по известным схемам (см., например, [5, с.231, с.247]).

Коммутатор 1-10 предназначен для вывода по команде с компаратора 1-9 на выход телевизионной камеры либо цифрового телевизионного сигнала цветного изображения от датчика 1-3, либо цифрового телевизионного сигнала черно-белого изображения от датчика 1-4. Плата видео, установленная в свободный слот на материнской плате сервера 2, выполняет следующие функции:

- ввод «кольцевого» цифрового цветного или соответственно монохромного видеосигнала в оперативную память;

- преобразование выходного «кольцевого» кадра черно-белого изображения или «кольцевого» кадра цветного изображения в соответствующие «прямоугольные» кадры путем считывания видеосигнала из оперативной памяти.

Отметим, что операция считывания этих «прямоугольных» кадров включает и коррекцию программным путем геометрических искажений соответствующего участка панорамного изображения точно так же, как это имеет место в прототипе.

Устройство панорамного телевизионного наблюдения «день - ночь» (см. фиг.1) работает следующим образом. Телевизионная камера 1 устанавливается в фиксированное положение, например, при помощи фотоштатива (на фиг.1 он не показан).

«Кольцевое» изображение наблюдаемой сцены, формируемое панорамным объективом 1-1, по оптическому пути: первая светоделительная грань призмы светоделителя 1-2-1, вторая светоделительная грань призмы светоделителя 1-2-1, спектроделительная грань призмы корректирующего светофильтра 1-2-2, вторая грань призмы корректирующего светофильтра 1-2-2 проецируется в видимом спектральном диапазоне на фотомишень первого датчика ЦТС 1-3. Одновременно оптический кадр панорамного объектива 1-1 по другому оптическому пути: первая светоделительная грань призмы светоделителя 1-2-1, вторая светоделительная грань призмы светоделителя 1-2-1, третья грань призмы светоделителя 1-2-1 во всем спектральном диапазоне (видимом и инфракрасном) проецируется на фотомишень второго датчика ЦТС 1-4. Отметим, что инфракрасная область спектра последнего изображения дополнительно усиливается за счет светового потока, отраженного спектроделительной гранью призмы корректирующего светофильтра 1-2-2 в направлении третьей грани призмы светоделителя 1-2-1.

В результате фотоэлектрических и последующих аналого-цифровых преобразований видеосигнала на выходе «видео 1» датчика ЦТС 1-3 формируется цифровой телевизионный сигнал цветного изображения, а на выходе «видео 2» датчика ЦТС 1-4 - цифровой телевизионный сигнал черно-белого изображения.

Селектор 1-5 выделяет из аналогового композитного цветного видеосигнала датчика ЦТС 1-3 (см. фиг.5а) строчные и кадровые синхроимпульсы (см. фиг.5б), а ФИ 1-5 вырабатывает в пределах каждого кадрового гасящего импульса следующие с периодом T_к импульсы записи и сброса (см. соответственно фиг.5в и фиг.5г).

Детектор 1-7 с периодом T_к измеряет уровень видеосигнала первого датчика 1-3 (см. фиг.5д), блок 1-8 выборки-хранения запоминает его на время Т_к (см. фиг.5е), а компаратор 1-9 оценивает выходное напряжение, сравнивая его с пороговым напряжением U_n (см. фиг.5ж).

Предположим, что устройство панорамного телевизионного наблюдения работает в дневное время суток, т.е. в режиме «день». Тогда компаратор 1-9 не изменяет своего состояния по выходу, поддерживая состояние логической «1» (см. диаграмму на фиг.5ж), а следовательно, на выход «видео» телевизионной камеры передается цифровой композитный видеосигнал с первого датчика 1-3. Затем «кольцевой» видеосигнал цветного изображения по линии связи между телевизионной камерой 1 и сервером 2 поступает на плату видео, а далее вводится (записывается) в блоки оперативной памяти.

Предположим, что текущий угол поля зрения (γ_г) предъявляемого панорамного изображения составляет 60 градусов по горизонтали, тогда «кольцевой» кадр записи включает 6 (шесть) условных областей (см. фиг.10).

Цифровой видеосигнал записи для каждого «кольцевого» кадра изображения преобразуется в 6 «прямоугольных» кадров, которые могут быть предложены в виде выбранной последовательности (см. фиг.11) операторам локальной вычислительной сети.

Будем считать, что в качестве персональных компьютеров 3, образующих эту сеть, использованы ноутбуки, содержащие в своем составе материнскую плату с установленными на ней процессором и оперативной памятью, а также жесткий диск, дисплей, клавиатуру и тачпад - указательное устройство, используемое вместо манипулятора «мышь». Оператор каждого ноутбука 3 может осуществить селекцию предлагаемого сервером 2 изображения и его вывод на экран дисплея.

Предположим, что устройство панорамного телевизионного наблюдения работает в вечернее или ночное время. Тогда на выходе компаратора 1-9 устанавливается состояние логического «0» (см. фиг.5ж). В результате на выход телевизионной камеры передается цифровой композитный видеосигнал со второго датчика 1-4, а по линии связи на плату видео сервера 2 поступает «кольцевой» видеосигнал черно-белого изображения.

В зависимости от освещенности наблюдаемой сцены в секции памяти 1-4-1-2 матрицы ПЗС второго датчика 1-4 будет реализовано сложение такого числа зарядовых пакетов кадров, чтобы обеспечить оптимальное накопление фотоприемника и формирование на выходе датчика монохромного изображения с максимально возможным отношением сигнал/шум.

В остальном же работа устройства панорамного наблюдения в это время суток не отличается от его работы в дневное время.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что оператору ноутбука, по сравнению с прототипом, предлагается цветное изображение днем и черно-белое изображение вечером и ночью в автоматическом режиме переключения и с повышенным отношением сигнал/шум для монохромного изображения.

В настоящее время все элементы структурной схемы устройства панорамного телевизионного наблюдения «день - ночь» освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью. Поэтому следует считать предлагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ №2371880, МПК H04N 7/00. Способ панорамного телевизионного наблюдения и устройство для его осуществления. / В.М. Смелков // Б.И. - 2009. - №30.

2. Патент РФ №2185645, МПК G02B 13/06, G02B 17/08. Панорамный зеркально-линзовый объектив. / А.В. Куртов, В.А. Соломатин // Б.И. - 2002. - №20.

3. Березин В.В., Умбиталиев А.А., Фахми Ш.С., Цыцулин А.К., Шипилов Н.Н. Твердотельная революция в телевидении: Телевизионные системы на основе приборов с зарядовой связью, систем на кристалле и видеосистем на кристалле / Под ред. А.А. Умбиталиева и А.К. Цыцулина. - М.: «Радио и связь», 2006.

4. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники, в трех томах. М.: «Мир», том 2, 1983.

5. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники, в трех томах. М.: «Мир», том 1, 1983.

Изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению. Техническим результатом является предоставление оператору цветного изображения днем и черно-белого изображения вечером и ночью в автоматическом режиме переключения и с повышенным отношением сигнал/шум для монохромного изображения. Результат достигается тем, что наблюдение выполняется телевизионной системой при помощи телевизионной камеры кругового обзора в области, близкой к полусфере, т.е. в пространственном угле 360 градусов по азимуту и десятки градусов по углу места. В сервер локальной вычислительной сети заносятся в автоматическом режиме в зависимости от времени суток панорамные изображения цветного или черно-белые изображения, причем монохромные видеосигналы регистрируются в нем с повышенным отношением сигнал/шум. 3 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство панорамного телевизионного наблюдения «день-ночь», содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютера, при этом телевизионная камера состоит из последовательно расположенных и оптически связанных панорамного объектива и датчика цифрового телевизионного сигнала (датчика ЦТС), а в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управления и питанию с шиной сервера, содержащая блок преобразования «кольцевого» кадра в «прямоугольные» кадры (БПКП), вход которого подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть», причем число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению:

где γ_г - горизонтальный угол поля зрения в градусах наблюдаемого оператором изображения, а само это преобразование выполняется программным путем, отличающееся тем, что в телевизионную камеру введены оптический блок, второй датчик ЦТС, синхронизированный по частоте и фазе с первым датчиком ЦТС по сигналу синхронизации приемника (ССП), а также последовательно соединенные селектор синхроимпульсов и формирователь импульсов (ФИ) записи и сброса, последовательно соединенные детектор видеосигналов, блок выборки-хранения и компаратор, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению, а выход - к управляющему входу коммутатора, первый информационный вход которого подключен к выходу цифрового телевизионного сигнала первого датчика ЦТС, второй информационный вход коммутатора - к выходу цифрового телевизионного сигнала второго датчика ЦТС, а выход коммутатора является выходом «видео» телевизионной камеры, при этом вход оптического блока оптически связан с оптическим кадром панорамного объектива, первый выход оптического блока - с мишенью фотоприемника первого датчика ЦТС, а второй выход оптического блока - с мишенью фотоприемника второго датчика ЦТС, при этом аналоговый выход телевизионного сигнала первого датчика ЦТС, который является датчиком цветного сигнала изображения и выполнен на основе матрицы ПЗС с организацией «строчный перенос», подключен соответственно к входу селектора синхроимпульсов и к информационному входу детектора видеосигналов, а второй датчик ЦТС является датчиком черно-белого сигнала изображения и выполнен на основе матрицы ПЗС с организацией «строчно-кадровый перенос», при этом управляющий вход блока выборки-хранения подключен к первому выходу ФИ записи и сброса, второй выход которого подключен к управляющему входу детектора видеосигналов, в состав второго датчика ЦТС дополнительно введен формирователь импульсов (ФИ) накопления, обеспечивающий в секции памяти матрицы ПЗС суммирование зарядовых пакетов, сформированных в фотоприемной секции, причем плата видео на сервере обеспечивает ввод цифрового монохромного видеосигнала в оперативную память с периодом nT_к, а вывод из нее этого сигнала изображения - с периодом T_к, где Т_к - длительность кадра, n - число суммируемых кадров.

2. Устройство панорамного телевизионного наблюдения по п.1, отличающееся тем, что оптический блок содержит светоделитель и корректирующий светофильтр, при этом светоделитель выполнен в виде призмы с двумя светоделительными гранями, расположенными под углом 30°, при этом первая светоделительная грань призмы является входом светоделителя, вторая светоделительная грань - первым выходом светоделителя, третья грань призмы, расположенная под углом 60° по отношению к первой ее грани, - вторым выходом светоделителя, а корректирующий светофильтр выполнен в виде призмы с одной спектроделительной гранью, которая является входом корректирующего светофильтра и расположена под углом 30° по отношению к ее второй грани, которая является выходом корректирующего светофильтра, при этом первый выход светоделителя оптически связан с входом корректирующего светофильтра, причем вторая светоделительная грань призмы светоделителя установлена вплотную к спектроделительной грани призмы корректирующего светофильтра, при этом выход корректирующего светофильтра является первым выходом оптического блока, а второй выход светоделителя - вторым выходом оптического блока.

3. Устройство панорамного телевизионного наблюдения по п.1, отличающееся тем, что панорамный объектив, светоделитель и корректирующий светофильтр выполнены в одном оптическом приборе.

4. Устройство панорамного наблюдения по п.1, отличающееся тем, что фотоприемник второго датчика ЦТС телевизионной камеры выполнен на основе матрицы ПЗС с организацией «строчный перенос», а суммирование зарядовых пакетов, накопленных в течение кадра в светочувствительных элементах мишени фотоприемника, производится в экранированных от света вертикальных ПЗС-регистрах мишени.