УСТРОЙСТВО ТЕЛЕВИЗИОННО-КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПАНОРАМНОЙ ОХРАНЫ "ДЕНЬ-НОЧЬ" Российский патент 2015 года по МПК G08B13/196 

Предлагаемое изобретение относится к телевизионной технике и преимущественно может быть использовано в системах контроля, наблюдения и обнаружения подвижных объектов, а также в других устройствах телевизионной автоматики, которые выполнены с использованием технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать устройство телевизионно-компьютерной системы для охраны «день - ночь» [1], содержащее на передающей стороне телевизионную камеру, состоящую из последовательно расположенных оптического блока и двух датчиков телевизионных сигналов (ДТС), выполненных на основе матриц ПЗС, причем в состав телевизионной камеры также входит детектор движения, блок коммутации, выход которого является выходом «видео» телевизионной камеры, последовательно соединенные селектор синхроимпульсов и формирователь импульсов (ФИ), последовательно соединенные первый пиковый детектор, блок выборки-хранения и компаратор, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению, а также инвертор, элемент «И», второй пиковый детектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), формирователь длительности накопления, одновибратор, элемент «ИЛИ», первый и второй RS-триггеры, при этом управляющий вход блока выборки-хранения подключен к первому выходу ФИ, второй выход которого подключен к управляющему входу первого пикового детектора, при этом выход «видео» первого ДТС, являющегося датчиком цветного сигнала изображения, подключен соответственно к входу селектора синхроимпульсов, к информационному входу первого пикового детектора и к первому информационному входу блока коммутации, а выход «видео» второго ДТС, являющегося датчиком черно-белого сигнала изображения, подключен соответственно ко второму информационному входу блока коммутации, к входу детектора движения и к информационному входу второго пикового детектора, управляющий вход которого объединен с входом одновибратора и входами «S» RS-триггеров и подключен к выходу инвертора, который является выходом «сигнала регистрации движения» телевизионной камеры, при этом выход детектора движения подключен соответственно к входу инвертора и к первому входу элемента «И», второй вход которого подключен к выходу компаратора, причем выход второго пикового детектора подключен к информационному входу АЦП, выход которого подключен к установочному входу формирователя длительности накопления, разрешающий вход которого подключен к выходу одновибратора; управляющий вход формирователя длительности накопления подключен к инверсному выходу первого RS-триггера, тактовый вход формирователя длительности накопления объединен с тактовым входом АЦП и подключен к выходу «сигнал строчных синхроимпульсов» второго ДТС, а выход формирователя длительности накопления подключен к входу «R» первого RS-триггера и соответственно к входу «сигнал накопления кадра» второго ДТС, вход «сигнал запроса изображения» которого подключен к входу «R» второго RS-триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу элемента «ИЛИ», второй вход которого подключен к выходу одновибратора, а выход элемента «ИЛИ» - к входу «выбор режима работы» второго ДТС, выход которого «сигнал готовности изображения» подключен к управляющему входу детектора движения, при этом выходы второго ДТС, а именно: выход «сигнал готовности изображения», выход «сигнал квитирования изображения», которые являются и соответствующими выходами телевизионной камеры, подключены через жилы кабеля линии связи к входам этих сигналов на компьютере, выход «сигнала запроса изображения» которого подключен через жилу кабеля линии связи к соответствующему входу телевизионной камеры и к входу сигнала этого наименования для второго ДТС; выход «видео» телевизионной камеры транслируется по жиле кабеля линии связи на вход «видео» компьютера, а «сигнал регистрации движения» с выхода инвертора телевизионной камеры по жиле кабеля линии связи - на вход формирователя сигнала тревоги.

Оптический блок прототипа содержит в своем составе светоделитель, корректирующий светофильтр, а также первый и второй объективы с различными фокусными расстояниями, 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, выход которого оптически связан с первым объективом, а второй выход светоделителя оптически связан со вторым объективом, при этом вход светоделителя является входом оптического блока, выход первого объектива - первым выходом оптического блока, выход второго объектива - вторым выходом оптического блока, а отношение фокусного расстояния второго объектива к фокусному расстоянию первого объектива определяет кратность масштабирования оптического блока.

Для первого и второго ДТС телевизионной камеры прототипа ее важнейший компонент - фотоприемник, который является матрицей ПЗС [2].

Она имеет прямоугольную форму мишени и содержит на общем кристалле фотоприемную секцию, выходной горизонтальный регистр и преобразователь «заряд - напряжение» (БПЗН). Такая схемотехническая организация матричного фотоприемника на ПЗС получила первоначальное название «межстрочный перенос» [2, с. 167]. В последнее время эту организацию матрицы ПЗС чаще упрощенно называют «строчный перенос» (см. например [3, с. 135]).

Фотоприемная секция такого матричного сенсора обеспечивает накопление зарядовых пакетов в светочувствительных элементах, в качестве которых используются фотодиоды, организованные в линейки столбцов. В непосредственной близости от каждого столбца фотодиодов находится нечувствительный к свету вертикальный ПЗС-регистр сдвига, отделенный от фотодиодов фотозатвором. В интервале прямого хода кадровой развертки, когда на фотозатвор подается низкий уровень напряжения, обеспечивающий потенциальный барьер между фотодиодами и вертикальным ПЗС-регистром, происходит накопление зарядовых пакетов. По окончании накопления на фотозатвор кратковременно (в интервале обратного хода по кадру) подается высокий уровень напряжения, разрешающий перенос зарядовых пакетов из фотодиодов в потенциальные ямы, образованные в вертикальных ПЗС-регистрах сдвига. В последующем интервале прямого хода по кадру зарядовые пакеты из вертикальных ПЗС-регистров переносятся (в интервалах обратного хода строчной развертки) строка за строкой вниз по направлению к горизонтальному выходному регистру сдвига. Каждая зарядовая строка изображения затем поэлементно считывается через БПЗН, образуя на выходе «видео» фотоприемника электрический видеосигнал. Отметим, что «механизм» такой «прямоугольной» развертки осуществляет в телевизионной камере прототипа генератор управляющих импульсов.

Матрица ПЗС для второго ДТС формирует черно-белый (монохромный) видеосигнал, а матрица ПЗС для первого ДТС - сигнал цветного изображения. Для получения цветного видеосигнала фотомишень первого ДТС накрыта цветным мозаичным фильтром, который разделяет свет на голубой, желтый, пурпурный и зеленый компоненты, см., например [3, с. 154-155].

Согласно техническому решению прототипа телевизионная камера может работать в режиме «TV», обеспечивая по выходу «видео» в зависимости от времени суток формирование периодического цветного или черно-белого сигнала изображения в соответствии с телевизионным стандартом. Кроме того, телевизионная камера может быть переведена в режим «MONOSHOT» - формирования однократного видеосигнала длительностью в один полукадр, особенностью которого является монохромный характер и увеличение масштаба снимка изображения. Видеосигнал снимка, обладающий повышенной информативностью, записывается в память компьютера и может быть в любое время предоставлен в качестве доказательства произошедшего нарушения.

Недостаток прототипа - ограниченные возможности телевизионно-компьютерной системы, определяемые отсутствием возможности для оператора панорамного контроля ситуации в зоне охраняемого объекта.

Задача изобретения - реализация панорамного контроля ситуации в зоне охраняемого объекта при выполнениии оптимизации фотоприемников за счет использования для них кристалла мишени в форме кругового кольца и с организацией в телевизионной камере «кольцевого» растра изображения.

Поставленная задача в заявляемом устройстве телевизионно-компьютерной системы для панорамной охраны «день - ночь» решается тем, что в устройство прототипа [1], содержащее на передающей стороне телевизионную камеру, состоящее из последовательно расположенных оптического блока и двух ДТС, причем 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, выход которого является первым выходом оптического блока, второй выход светоделителя - вторым выходом оптического блока, а вход светоделителя - входом оптического блока, при этом фотоприемники каждого из ДТС выполнены по технологии ПЗС, а их «прямоугольная» развертка осуществляется при помощи генератора управляющих импульсов; само устройство телевизионной камеры содержит также детектор движения, блок коммутации, выход которого является выходом «видео» телевизионной камеры, последовательно соединенные селектор синхроимпульсов и формирователь импульсов (ФИ), последовательно соединенные первый пиковый детектор, блок выборки-хранения и компаратор, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению, инвертор, элемент «И», второй пиковый детектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), формирователь длительности накопления, одновибратор, элемент «ИЛИ», первый и второй RS-триггеры, при этом управляющий вход блока выборки-хранения подключен к первому выходу ФИ, второй выход которого подключен к управляющему входу первого пикового детектора, а на приемной стороне - формирователь сигнала тревоги и компьютер оператора, а между приборами передающей и приемной стороны линию связи из пятижильного кабеля, при этом выход «видео» первого ДТС, являющегося датчиком цветного сигнала изображения, подключен соответственно к входу селектора синхроимпульсов, к информационному входу первого пикового детектора и к первому информационному входу блока коммутации, а выход «видео» второго ДТС, являющегося датчиком черно-белого сигнала изображения, подключен соответственно ко второму информационному входу блока коммутации, к входу детектора движения и к информационному входу второго пикового детектора, управляющий вход которого объединен с входом одновибратора и входами «S» RS-триггеров и подключен к выходу инвертора, который является выходом «сигнал регистрации движения» телевизионной камеры, при этом выход детектора движения подключен соответственно к входу инвертора и к первому входу элемента «И», второй вход которого подключен к выходу компаратора, причем выход второго пикового детектора подключен к информационному входу АЦП, выход которого подключен к установочному входу формирователя длительности накопления, разрешающий вход которого подключен к выходу одновибратора, управляющий вход формирователя длительности накопления подключен к инверсному выходу первого RS-триггера, тактовый вход формирователя длительности накопления объединен с тактовым входом АЦП и подключен к выходу «сигнал строчных синхроимпульсов» второго ДТС, а выход формирователя длительности накопления подключен к входу «R» первого RS-триггера и соответственно к входу «сигнал накопления кадра» второго ДТС, вход «сигнал запроса изображения» которого подключен к входу «R» второго RS-триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу элемента «ИЛИ», второй вход которого подключен к выходу одновибратора, а выход элемента «ИЛИ» - к входу «выбор режима работы» второго ДТС, выход которого «сигнал готовности изображения» подключен к управляющему входу детектора движения, при этом выходы второго ДТС, а именно: выход «сигнал готовности изображения», выход «сигнал квитирования изображения», - являются и соответствующими выходами телевизионной камеры, выход инвертора - выходом «сигнала регистрации движения» телевизионной камеры, а вход «сигнал запроса изображения» второго ДТС является входом соответствующего наименования телевизионной камеры, введен панорамный объектив, расположенный перед оптическим блоком, а в разъем расширения на материнской плате компьютера прототипа установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной компьютера, 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, реализуется следующее изменение, а именно: телевизионная камера формирует не «прямоугольный», а «кольцевой» растр изображения, передавая на выход композитный видеосигнал цветного или черно-белого изображения в зависимости от времени суток на объекте наблюдения, при этом генератор управляющих импульсов прототипа каждого из ДТС прототипа является блоком «кольцевой» развертки видеосигнала заявляемой телевизионной камеры, а фотоприемник каждого из ДТС имеет форму кругового кольца, у которого линейки светочувствительных и линейки экранированных от света элементов (пикселов) фотоприемной области расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии и расположенному там выходному регистру, который является «кольцевым», причем число элементов в каждой «кольцевой» строке фотоприемной области равно числу элементов в «кольцевом» регистре, а фотоприемная область первого ДТС накрыта цветным «кольцевым» фильтром, который разделяет световой поток, попадающий на светочувствительные элементы, соответственно на его голубой, желтый, пурпурный и зеленый компоненты.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая телевизионно-компьютерная система отличается следующим:

- реализацией телевизионной камеры, которая максимально приспособлена (оптимизирована) не только к условиям «день - ночь», но и к оптическому изображению панорамного сюжета;

- введением платы видео в состав компьютера оператора.

Новая телевизионная камера отличается геометрической формой выполнения фотоприемников для каждого из двух ДТС, обеспечивающей реализацию нового («кольцевого») растра изображения при сохранении ПЗС-технологии изготовления сенсора и, что не менее важно, при сохранении требуемых для матрицы ПЗС (с такой информационной емкостью) сигналов управления. Условие оптимизации новых фотоприемников состоит в том, что для них (по сравнению с матрицами ПЗС) исключаются бесполезные пикселы, которые не несут информации о наблюдаемом сюжете, но принудительно используются при формировании видеосигнала в телевизионной камере.

Плата видео выполняет преобразование видеосигнала «кольцевого» кадра изображения, сформированного в телевизионной камере, в последовательность привычных для глаз оператора «прямоугольных» кадров охраняемой зоны.

Совокупность известных и новых признаков не известна из уровня техники, поэтому заявляемое решение отвечает требованию новизны.

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

На фиг. 1 приведена структурная схема заявляемого устройства телевизионно-компьютерной системы; на фиг. 2 - возможная структурная схема для организации сетевого компьютерного решения с использованием заявляемого устройства; на фиг. 3 - оптическая схема оптического блока в составе телевизионной камеры; на фиг. 4 приведена типовая схема организации фотоприемников для первого и второго ДТС; на фиг. 5 показан фрагмент фотоприемника первого ДТС, иллюстрирующий подробности его конструкции; на фиг. 6 - типовая структурная схема для первого и второго ДТС; на фиг. 7…9 - временные диаграммы, поясняющие работу телевизионной камеры; на фиг. 10, по данным [4], представлена фотография изображения, полученного при помощи отечественного панорамного зеркально-линзового объектива; на фиг. 11 изображено условно кольцевое изображение, воспринимаемое первым и вторым ДТС телевизионной камеры; на фиг. 12 схематически представлено панорамное изображение этой кольцевой области, предлагаемое оператору компьютера, в виде последовательности из 6-ти «прямоугольных» кадров.

Заявляемое устройство телевизионно-компьютерной системы для панорамной охраны «день - ночь», см. фиг. 1, содержит на передающей стороне телевизионную камеру в позиции 1, состоящую из последовательно расположенных панорамного объектива 1-1, оптического блока 1-2 и двух датчиков телевизионного сигнала ДТС 1-3 и ДТС 1-4, причем в состав телевизионной камеры 1 также входит детектор 1-5 движения, блок 1-6 коммутации, выход которого является выходом «видео» (обозначен «LV») телевизионной камеры, последовательно соединенные селектор 1-7 синхроимпульсов и ФИ 1-9, последовательно соединенные первый пиковый детектор 1-8, блок 1-10 выборки-хранения и компаратор 1-11, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению U_n, инвертор 1-12, элемент «И» 1-13, второй пиковый детектор 1-14, АЦП 1-15, формирователь 1-16 длительности накопления, одновибратор 1-17, элемент «ИЛИ» 1-18, первый RS-триггер 1-19 и второй RS-триггер 1-20, при этом управляющий вход блока 1-10 выборки-хранения подключен к первому выходу ФИ 1-9, второй выход которого подключен к управляющему входу первого пикового детектора 1-8; линию связи из пятижильного кабеля в позиции 2, а на приемной стороне - формирователь 3 сигнала тревоги и компьютер оператора в позиции 4, при этом в телевизионной камере выход «видео» (обозначен «LV1») ДТС 1-3, являющегося датчиком цветного сигнала изображения, подключен соответственно к входу селектора 1-7 синхроимпульсов, к информационному входу пикового детектора 1-8 и к первому информационному входу блока 1-6 коммутации, а выход «видео» (обозначен «LV2») ДТС 1-4, являющегося датчиком черно-белого сигнала изображения, подключен соответственно ко второму информационному входу блока 1-6 коммутации, к входу детектора 1-5 движения и к информационному входу пикового детектора 1-14, управляющий вход которого объединен с входом одновибратора 1-17 и входами «S» RS-триггеров 1-19 и 1-20 и подключен к выходу инвертора 1-12, который является выходом «сигнал регистрации движения» телевизионной камеры (обозначен «RM»), при этом выход детектора 1-5 движения подключен соответственно к входу инвертора 1-12 и к первому входу элемента «И» 1-13, второй вход которого подключен к выходу компаратора 1-11, причем выход пикового детектора 1-14 подключен к информационному входу АЦП 1-15, выход которого подключен к установочному входу формирователя 1-16, разрешающий вход которого подключен к выходу одновибратора 1-17, управляющий вход формирователя 1-16 подключен к инверсному выходу RS-триггера 1-19, тактовый вход формирователя 1-16 объединен с тактовым входом АЦП 1-15 и подключен к выходу «сигнал строчных синхроимпульсов» ДТС 1-4 (обозначен «HD out^∗)¹ (¹Здесь и далее знак «^∗» означает, что данные логические сигналы являются активными на низком уровне), а выход формирователя 1-16 подключен к входу «R» RS-триггера 1-19 и соответственно к входу «сигнал накопления кадра» ДТС 1-4 (обозначен «F1^∗»), вход «сигнал запроса изображения» (обозначен «IRQ^∗») которого подключен к входу «R» RS-триггера 1-20, инверсный выход которого подключен к первому входу элемента «ИЛИ» 1-18, второй вход которого подключен к выходу одновибратора 1-17, а выход элемента «ИЛИ» 1-18 - к входу «выбор режима работы» ДТС 1-4 (обозначен «MS^∗), выход которого «сигнал готовности изображения» (обозначен «IRDY^∗) подключен к управляющему входу детектора 1-5 движения, при этом выходы ДТС 1-4, а именно: выход «сигнал готовности изображения», выход «сигнал квитирования изображения» (обозначен «IACK»), которые являются и соответствующими выходами телевизионной камеры 1, подключены через жилы кабеля линии связи 2 к входам этих сигналов на компьютере 4 оператора, выход сигнала «IRQ^∗» которого подключен через жилу кабеля линии связи 2 к соответствующему входу телевизионной камеры 1 и к входу сигнала этого наименования для ДТС 1-4; выход видеосигнала «LV» с телевизионной камеры транслируется по жиле кабеля линии связи 2 на вход «видео» компьютера 4 оператора, а сигнал «RM» с выхода инвертора 1-12 телевизионной камеры 1 - на вход формирователя 3 сигнала тревоги.

Панорамный объектив 1-1 телевизионной камеры предназначен для формирования оптического изображения кругового обзора (кольцевого изображения). В качестве технического решения для панорамного объектива 1-1 может быть предложен панорамный зеркально-линзовый объектив, конструкция которого запатентована в России отечественными специалистами из Московского государственного университета геодезии и картографии [4].

Фотография кольцевого изображения, формируемого панорамным объективом, представлена на фиг. 10. Угловое поле в пространстве предметов для этого объектива составляет 360 градусов по азимуту и может достигать (75-80) градусов по углу места.

Наличие пассивной (неинформативной) области в центре оптического кадра панорамного объектива подтверждает целесообразность выбора формы фотоприемников в пользу кругового кольца.

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

Оптический блок 1-2 (см. фиг. 3) 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, выход которого является первым выходом оптического блока, второй выход светоделителя 1-2-1 - вторым выходом оптического блока, а вход светоделителя 1-2-1 - входом 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. блоки 1-1 и 1-2 выполнены в одном оптическом приборе.

Каждый из фотоприемников обоих ДТС, см. фиг. 4-5, реализует «кольцевую» развертку зарядового изображения на фотоприемной области последующим поэлементным считыванием зарядов в «кольцевом» регистре и формированием на выходе блока преобразования «заряд - напряжение» (БПЗН) напряжения видеосигнала в аналоговой форме.

При этом в интервале прямого хода по кадру происходит процесс накопления зарядовых пакетов пропорционально освещенности панорамного сюжета в светочувствительных пикселах фотоприемной области. В течение кратковременного промежутка последующего интервала обратного хода кадровой развертки открывается фотозатвор, и заряды всех «кольцевых» строк, участвовавших в накоплении, переносятся (за один шаг поворота) в экранированные от света пикселы, расположенные на той же области.

Затем фотозатвор закрывается, и в новом кадровом цикле на мишени выполняется накопление другой зарядовой «картины», а накопленные в предыдущем кадре зарядовые пакеты в радиальных направлениях переносятся на периферию кристалла фотоприемника, загружая в интервале обратного хода по строке новыми зарядами «кольцевой» регистр.

Фотоприемник первого ДТС 1-3 является единственным сенсором видеосигнала цветного изображения, в котором, благодаря применению цветного «кольцевого» фильтра, пикселы ПЗС становятся чувствительными к дополнительным цветам - голубому (Cy), желтому (Ye), пурпурному (Mg) и зеленому (G). Конструкция этого фотоприемника представлена на фиг. 5.

Здесь используется известный принцип цветного телевидения, утверждающий, что для успешного восстановления цвета помимо сигнала яркости (Y) достаточно всего двух дополнительных сигналов. Имеются в виду сигнал цветовой разности красного (R-Y) и сигнал цветовой разности синего (В-Y).

Отметим, что именно этот принцип реализован в конструкции мозаичного фильтра для фотоприемника в широко распространенных цветных одноматричных телевизионных камерах, см., например, [3, с. 155].

В заявляемом решении для «кольцевого» ПЗС-фотоприемника первого датчика ЦТС 1-3 используется режим накопления поля, т.е. длительность экспозиции для всех светочувствительных пикселов фотомишени 1-2-1 одинакова и составляет 20 мс.

Аналогично режиму, применяемому в одноматричных цветных камерах, здесь перед считыванием в «кольцевом» регистре 1-2-2 зарядовые пакеты соседних (в радиальном направлении) пикселов фотомишени объединяются попарно, причем по-разному для последовательно считываемых нечетных и четных «кольцевы» строк формируемого изображения, как показано на фиг. 5.

Отметим, что поскольку размер светочувствительного элемента в режиме накопления поля равен размеру двух пикселов матрицы по вертикали, это приводит к снижению вертикальной разрешающей способности цветного изображения.

Первая строка содержит попарные отсчеты: (M_g+С_у), (G+Y_e), (M_g+C_y), (G+Y_e) и так далее.

Вторая строка: попарные отсчеты: (C_y+G), (Y_e+M_g), (C_y+G), (Y_e+M_g) и так далее.

Очевидно, что третья и другие последующие нечетные строки будут содержать такие же попарные отсчеты, как и первая строка, а четвертая и другие последующие четные строки - такие же попарные отсчеты, как и вторая строка.

Для получения яркостного сигнала для нечетных строк производится операция по аналогичному в [3, с. 155] алгоритму, который заключается в том, что выполняется задержка по времени на элемент разложения «кольцевого» поворота и суммирование попарных отсчетов:

Коэффициент ½ в формуле (2) возвращает «должок», приобретенный за счет суммирования зарядов в попарных отсчетах.

Очевидно, что выражение (2) можно представить так:

Применив аналогичный алгоритм для четных строк, получим следующее выражение для яркостного сигнала:

Аналогично представим выражение (4) в основных цветах:

Выражения (3) и (5) показывают, что яркостный сигнал для нечетных и четных строк одинаков.

Для получения цветоразностного сигнала синего (B-Y) выполняется операция по другому алгоритму, который заключается в том, что для нечетных строк выполняется задержка по времени на элемент разложения и вычитание попарных отсчетов:

Для получения цветоразностного сигнала красного (R-Y) выполняется операция по алгоритму, аналогичному при получении цветоразностного сигнала синего, но применительно для четных строк:

Эти два цветоразностных сигнала совместно с сигналом яркости замешиваются в композитный сигнал (CVBS) в системе PAL точно так же, как это выполняется в одноматричных цветных телевизионных камерах с мозаичным фильтром. CVBS - аббревиатура от английских слов: «composite video bar signal» - полный видеосигнал.

Необходимо отметить, что для «кольцевых» фотоприемников телевизионной камеры электроды переноса в фотоприемной области 1-2-1 и в «кольцевом» регистре 1-2-2 могут быть выполнены с геометрической формой не в виде прямоугольника, а в виде части кругового кольца.

ДТС 1-3 в дневное время суток постоянно работает в режиме «TV», формируя на выходе периодический цветной композитный видеосигнал в соответствии с телевизионным стандартом.

ДТС 1-4 в вечернее и в ночное время при отсутствии нарушения в охраняемой зоне предлагает черно-белый видеосигнал тоже в режиме «TV». При регистрации нарушителя ДТС 1-4 автоматически переводится в режим «MONOSHOT», т.е. в режим формирования видеосигнала снимка длительностью в один стандартный полукадр, как это предложено в изобретении [5] и реализовано практически в изделии [6].

Каждый из ДТС телевизионной камеры содержит в своем составе, см. фиг. 6, фотоприемник 1-3-1 или 1-4-1; блок «кольцевой» развертки 1-3-2 или 1-4-2, состоящий из временного контроллера 1-3-2-1 или 1-4-2-1, первого преобразователя уровней (ПУ) 1-3-2-2 или 1-4-2-2, второго ПУ 1-3-2-3 или 1-4-2-3, причем управляющий вход фотоприемной области сенсора подключен к выходу первого ПУ, управляющий вход «кольцевого» регистра сенсора - к выходу второго ПУ, а выход БПЗН сенсора - к информационному входу сигнального процессора, выход управления экспозицией которого подключен к управляющему входу временного контроллера, первый выход которого подключен к входу первого ПУ, второй выход - к входу второго ПУ, третий выход - к входу синхронизации сигнального процессора, выход которого является выходом «видео».

Заметим, что блок «кольцевой» развертки эквивалентен генератору управляющих импульсов в ДТС прототипа.

Детектор 1-5 движения, как и в прототипе, при появлении в поле зрения второго ДТС 1-4 движущихся объектов формирует сигнал RM^* - сигнал регистрации движения с низким активным уровнем.

Уровень логического «0» на выходе детектора 1-5 поддерживается и после прекращения изменений входного видеосигнала. Восстановление исходной «1» на выходе детектора 1-5 выполняется путем подачи на его управляющий вход команды «сброс тревоги» с выхода «IRDY^∗» второго датчика ДТС 1-4. Детектор 1-5 движения может быть выполнен как в виде отдельного блока телевизионной камеры 1, так и в составе второго ДТС 1-4 (см., например, изобретение [5]).

Блок 1-6 коммутации, как и в прототипе, предназначен для формирования на выходе одного из двух входных видеосигналов. Присутствие логической «1» на управляющем входе блока 1-6 обеспечивает трансляцию на выход сигнала с первого информационного входа, а появление на этом входе логического «0» - трансляцию на выход сигнала со второго информационного входа.

Селектор 1-7 синхроимпульсов, первый пиковый детектор 1-8, ФИ 1-9, блок 1-10 выборки-хранения, компаратор 1-11, второй пиковый детектор 1-14 и АЦП 1-15 по исполнению ничем не отличаются от одноименных блоков прототипа. Отметим, что сигнал на выходе компаратора 1-11 имеет активный уровень низкого уровня.

Формирователь 1-16 длительности накопления может быть выполнен на основе многокаскадного объединения двоичных счетчиков, например, отечественных микросхем К561ИЕ11 (см. [6, с. 238]). Установочный вход формирователя 1-16 эквивалентен входам предварительной записи-установки S0-S3 счетчика, разрешающий вход - входу разрешения этой операции SE, управляющий вход - входу переноса , тактовый вход - входу такта C, а выход - выходу переноса . Предполагается, что для выбранной микросхемы реверсивного счетчика на ее входе счетчика установлена логическая «1», т.е. счет осуществляется в направлении «Код больше». Отметим, что управляющий вход и выход формирователя 1-16 имеют активное напряжение низкого уровня.

Одновибратор 1-17 может быть выполнен с использованием ждущего мультивибратора микросхемы К564АГ1(см. [6, с. 282]).

Каждый из блоков 1-19 и 1-20 в отдельности является логическим триггерным устройством RS-типа с высоким активным уровнем напряжения на входах управления.

Инвертор 1-12, элемент «И» 1-13 и элемент «ИЛИ» 1-18 являются логическими устройствами однозначного понятия.

В качестве блока 4 может быть использован персональный компьютер, в котором, как и в прототипе, установлен процессор Pentium III (или лучше) и операционная система Windows XP/SE/ME, но могут быть, конечно, заложены и более современные программные версии Windows - 7 или 8.

Согласно заявляемому решению в компьютер вводится и дополнительный аппаратный продукт - плата видео.

Плата видео, установленная в свободный слот на материнской плате компьютера, выполняет следующие функции:

- управление режимами работы телевизионной системы (как и в прототипе);

- аналого-цифровое преобразование «кольцевого» цветного или черно-белого видеосигнала, поступающего с выхода «видео» телевизионной камеры;

- 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 с выполнением коррекции геометрических искажений соответствующего участка панорамного изображения.

Все указанные функции реализуются программным путем. Отметим, что две последние операции осуществляются точно так же, как это было предложено в изобретении [7].

Охранная телевизионная система «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).

Выделим в работе охранной телевизионной системы три режима:

- «день» (режим 1);

- «ночь» (режим 2);

- «тревога» (режим 3, который может сопутствовать как режиму 1, так и режиму 2).

Независимо от режима работы системы «кольцевое» оптическое 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 ДТС 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 ДТС 1-4. Следует отметить, что инфракрасная область спектра последнего оптического изображения дополнительно усиливается за счет светового потока, отраженного спектроделительной гранью призмы светофильтра 1-2-2 в направлении третьей грани призмы светоделителя 1-2-1.

При включении питания оба датчика телевизионного сигнала ДТС 1-3 и ДТС 1-4 по умолчанию начинают работать в режиме «TV».

В результате фотоэлектрических преобразований на выходе «LV1» ДТС 1-3 формируется композитный цветной видеосигнал, а на выходе «LV2» ДТС 1-4 - композитный черно-белый видеосигнал сигнал в том же масштабе.

По монохромному видеосигналу с выхода «LV2» детектор 1-5 движения осуществляет слежение за обстановкой, выполняя межкадровое сравнение соседних кадров. В дальнейшем изложении воспользуемся эпюрами, приведенными на фиг. 7-9.

Селектор 1-7 выделяет из композитного цветного видеосигнала по выходу «LV1» (см. фиг. 7а) строчные и кадровые синхроимпульсы (см. фиг. 7б), а ФИ 1-9 вырабатывает в пределах каждого кадрового гасящего импульса следующие с периодом Т_к импульсы записи и сброса (см. соответственно фиг. 7в и фиг. 7г).

Пиковый детектор 1-8 с периодом Т_к измеряет уровень видеосигнала с ДТС 1-3 (см. фиг. 7д), блок 1-10 выборки-хранения запоминает его на время Т_к (см. фиг. 7е), а компаратор 1-11 оценивает выходное напряжение блока 1-10, сравнивая его с пороговым напряжением U_n (см. фиг. 7ж).

В режиме «TV» на входе «выбор режима работы» («MS^∗») другого датчика - ДТС 1-4 устанавливается высокий уровень (логическая «1»). Отметим, что высокий логический уровень поддерживается на входе «сигнал накопления кадра» («FI^∗»), на входе «сигнал запроса изображения» («IRQ^∗») и на выходе «сигнал готовности изображения» («IRDY^∗»). Одновременно низкий логический уровень присутствует на выходе ДТС 1-4 - «сигнал квитирования изображения» («LACK») и на выходе инвертора 1-12 - «сигнал регистрации движения» («RM»).

Первый RS-триггер 1-19 и второй RS-триггер 1-20 находятся в состоянии «0». Поэтому на инверсном выходе RS-триггера 1-19 поддерживается логическая «1», а формирователь 1-16 заблокирован по управляющему входу высоким логическим уровнем и не считает строчные синхроимпульсы HD out^∗. На выходе «видео» («LV2») датчика ДТС 1-4, формируется композитный черно-белый видеосигнал по телевизионному стандарту.

По монохромному видеосигналу с выхода «LV2» детектор 1-5 движения осуществляет слежение за обстановкой, выполняя межкадровое сравнение соседних кадров.

Предположим, что телевизионная система работает в дневное время суток, т.е. в режиме «день» (в режиме «1»), а подвижные объекты в зоне контроля отсутствуют. Тогда компаратор 1-11 не изменяет своего состояния по выходу, поддерживая состояние логической «1» (см. диаграмму на фиг. 4ж), и сохраняется высокий уровень напряжения на выходе детектора 1-5 движения. Поэтому на выходе элемента «И» 1-13 тоже присутствует логическая «1», а на выход блока 1-6 коммутации, а следовательно, и на выход «LV» телевизионной камеры, передается цветной композитный видеосигнал с ДТС 1-3.

Цветной композитный видеосигнал с выхода «LV» транслируется по линии связи 2 на приемную сторону телевизионной системы, а далее поступает в компьютер 4 на плату видео.

Приходящий на плату видео «кольцевой» видеосигнал цветного изображения оцифровывается, а затем вводится (записывается) в блоки оперативной памяти компьютера. Далее реализуется преобразование выходного «кольцевого» кадра цветного изображения в соответствующие «прямоугольные» кадры путем считывания видеосигнала из оперативной памяти.

Предположим, что при проектировании охранной телевизионной системы разработчиком заложено, что текущий угол поля зрения (γ_г) предъявляемого оператору панорамного изображения составляет 60° по горизонтали. Тогда по соотношению (1) «кольцевой» кадр должен соответствовать шести «прямоугольным» кадрам (n=6). Это означает, что имеем 6 условных областей в пространстве «кольцевого» кадра (см. фиг. 11).

Следовательно, каждый «кольцевой» кадр записи изображения конвертируется в 6 «прямоугольных» кадров, которые могут быть предложены в виде текущей последовательности (см. фиг. 12) оператору компьютера 4, ведущему мониторинг обстановки на охраняемой территории.

Пусть в момент t₀ очередной результат межкадрового сравнения в детекторе 1-5 движения фиксирует появление нарушителя. Тогда на его выходе («RM^∗») появляется низкий уровень напряжения, а на выходе инвертора 1-12 - положительный перепад напряжения (см. фиг. 8а), который по линии связи 2 транслируется на вход формирователя 3. В результате на приемной стороне телевизионной системы обеспечивается звуковая и световая сигнализация тревоги.

Телевизионная система переходит в режим «1+3».

Одновременно в самой телевизионной камере 1 положительный перепад напряжения на выходе инвертора 1-12 переводит RS-триггеры 1-19 и 1-20 в состояние «1», выполняет сброс пикового детектора 1-14 и производит запуск одновибратора 1-17.

Одновибратор 1-17 формирует на выходе импульсный сигнал (см. фиг. 8б), длительность которого t₀…t₁ является интервалом разрешения операции предварительной записи-установки числа в счетчики формирователя 1-16.

В течение интервала t₀…t₁ пиковый детектор 1-14 измеряет текущее значение видеосигнала. Постоянное напряжение с выхода пикового детектора 1-14 преобразуется далее в АЦП 1-15 из аналоговой формы в цифровую и подается на установочные входы счетчиков формирователя 1-16.

К моменту t₁ (см. фиг. 8б) запись-установка этого числа в счетчики формирователя 1-16 должна закончиться.

Необходимо отметить также, что, начиная с момента t₀, блок 1-6 коммутации уже передает на выход видеосигнал «LV2» от датчика ДТС 1-4.

Начиная же с момента t₁, на выходе элемента «ИЛИ» 1-18, а следовательно, и на входе «MS^∗» датчика ДС 1-4 устанавливается уровень логического «0».

Поэтому телевизионная камера 1 с момента t₁ переходит в из режима «TV» в режим «MONOSHOT». Дополнительно отметим, что с момента t₀ на управляющем входе формирователя 1-16 присутствует низкий логический уровень, т.е. блокировка по этому входу снята.

Счетчики формирователя 1-16 подсчитывают приращение данных, а на его выходе, начиная с момента t₁, устанавливается низкий логический уровень (см. фиг. 8г или фиг. 8е). Поэтому датчик ДТС 1-4 переходит в состояние накопления информационных зарядов в зависимости от освещенности зоны контроля во всем спектральном диапазоне.

Монохромный сигнал изображения матрицы ПЗС имеет линейную шкалу уровня в зависимости от освещенности (γ=1), и предполагается, что по этому выходу «видео» исключено воздействие автоматической регулировки усиления (АРУ).

Отметим, что эти признаки являются совершенно необходимым условием для предлагаемого решения телевизионной системы.

Длительность накопления в датчике ДТС 1-4 устанавливается оптимальной по критерию максимума отношения сигнал/шум для видеосигнала выполняемого снимка изображения, что достигается предварительной калибровкой телевизионной камеры (см. ниже).

Если нарушение в охраняемой зоне происходит ночью, то телевизионная система в режиме «2+3» работает аналогично, отличаясь только тем, что длительность накопления в датчике ДТС 1-4 в ночное время суток будет заведомо больше, чем в дневное время.

После окончания накопления зарядов в датчике ДС 1-4 (см. момент t₂ на фиг. 9а) производится сброс счетчиков формирователя 1-15 и установка RS-триггера 1-19 в состояние «0», а следовательно, возобновление блокировки формирователя 1-16 по управляющему входу.

В счетчиках формирователя 1-16 устанавливается нулевое число, а датчик ДТС 1-4 переходит в состояние «ненакопления», т.к. на его входе «FI^∗», начиная с этого момента, формируется высокий логический уровень.

Далее на фотозатвор ДТС 1-4 кратковременно подается высокий уровень напряжения, разрешающий перенос зарядовых пакетов из фотодиодов в потенциальные ямы, образованные в вертикальных ПЗС-регистрах. Напомним, что вертикальные ПЗС-регистры фотомишени матрицы ПЗС с организацией «строчный перенос» нечувствительны к свету благодаря изолирующему маскированию, поэтому перенесенные фотозаряды накопленного кадра могут храниться там достаточно продолжительное время.

Если время переноса зарядов составляет величину τ₁, то после его завершения на выходе «IRDY^∗» датчика ДТС 1-4 будет сформирован одиночный импульс (см. фиг. 9б) - сигнал готовности изображения.

Этот сигнал по линии связи 2 транслируется на приемную сторону телевизионной системы и поступает в компьютер 4. В компьютере с задержкой τ₂, установленной в блоке сопряжения интерфейса платы видео, вырабатывается выходной сигнал запроса изображения (см. фиг. 9г), который по линии связи 2 поступает на вход «IRQ^∗ датчика ДТС 1-4 телевизионной камеры 1.

Далее, когда низкий уровень в сигнале запроса изображения совпадает с окончанием ближайшего строчного синхроимпульса (см. момент t₃, на фиг. 9в), начинается считывание зарядового рельефа информационного кадра, которое продолжается в течение интервала t₃…t₄. В результате на выходе «видео» («LV2») ДТС 1-4, а следовательно, и на выходе «видео» («LV») телевизионной камеры 1, формируется видеосигнал одиночного кадра (см. фиг. 9е). Отметим, что длительность этого сигнала, с учетом кадрового гасящего импульса, составляет Т_к и соответствует периоду полукадров по телевизионному стандарту.

Параллельно с видеосигналом одиночного кадра на выходе «IACK» ДТС 1-4 вырабатывается одиночный положительный импульс - сигнал квитирования (подтверждения) изображения (см. фиг. 9д), длительность которого составляет интервал (t₃…t₄).

Далее сигналы «LV» и «LACK» транслируются по линии связи 2 на приемную сторону телевизионной системы, а там поступают на плату видео компьютера 4 оператора.

Приходящий сигнал «LACK» обеспечивает автоматический переход в работающей компьютерной программе в закладку «Снимок». Поэтому в интервале (t₃…t₄) выполняется запись «кольцевого» монохромного видеосигнала одиночного кадра («LV») в оперативную память компьютера. Далее аналогично выполняется преобразование одиночного «кольцевого» кадра в 6 «прямоугольных» кадров и их сохранение в папке компьютерной памяти.

Добавим к этому, что в телевизионной камере 1 в момент t₅ (см. фиг. 9г) низкий уровень в сигнале «IRQ^∗ заканчивается. Возникающий положительный перепад напряжения устанавливает RS-триггер 1-20 в состояние «0». В результате высокий логический уровень напряжения поддерживается на входе «MS^∗» ДТС 1-4, а телевизионная камера 1 из режима «MONOSHOT» возвращается в режим «TV».

Отметим, что в момент t₆ возникающий положительный перепад напряжения в сигнале «IRDY^∗» (см. фиг. 9б) осуществляет сброс тревоги в детекторе 1-5 движение, восстанавливая уровень логической «1» на его выходе.

В результате телевизионная система переходит из режима работы «2+3» в режим «2».

Если затем в результате суточного перехода «ночь - день» освещенность на объекте увеличится, то заявляемая система автоматически вновь перейдет из режима «2» в режим «1».

Вернемся к вопросу реализации оптимального накопления информационных зарядов в датчике ДТС 1-4 в режиме «MONOSHOT».

Для этого выполняется калибровка телевизионной камеры.

Сначала телевизионная камера 1 должна работать в режиме «TV». Перед оптическим блоком 1-1 устанавливается тест-таблица, а ее освещенность в белом Е_макс обеспечивает максимальный размах видеосигнала, формируемого датчиком ДТС 1-4, т.е. соответствие его критерию максимума отношения сигнал/шум.

Далее телевизионная камера 1 переводится в режим «MONOSHOT». При этом величина напряжения, вводимого через установочные входы в счетчики формирователя 1-16, регулируется так, чтобы при достижении максимального числа счета и возникновения выходного импульса переноса со старшего разряда длительность накопления матрицы ПЗС составляла бы один полукадр по телевизионному стандарту, т.е. Т_к (20 мс).

Необходимо отметить, что для выполнения этих измерений потребуется запоминающий осциллограф, а сами измерения будут достаточно трудоемкими.

Тогда, если освещенность объекта съемки E₁ будет меньше, чем Е_макс, то при достижении максимального числа счета выходной импульс переноса появится позже, в момент t₂ (см. фиг. 8в), а длительность накопления ПЗС составит (t₁…t₂)>Т_к.

Если освещенность объекта съемки снизить еще, т.е. Е₂<E₁, то пропорционально позднее, в момент t₃ (см. фиг. 8д), появится импульс переноса, а длительность накопления (t₁…t₃) соответственно увеличится.

Необходимо отметить, что автоматический выбор максимального времени накопления , которое соответствует предельно низкой освещенности Е_мин объекта съемки, как и длительность хранения в сенсоре ПЗС накопленных зарядов, должны учитывать технологические ограничения фотоприемника по плотности тока термогенерации (темнового тока) и шуму считывания преобразователя «заряд - напряжение».

Поэтому технически обоснованный максимальный отсчет суммарного времени «накопления - хранения» при нормальной температуре для современных матриц ПЗС составляет (1…10) с.

С учетом этих соображений выбирается и максимальная емкость счетчиков формирователя 1-16, который обеспечивает длительность накопления фотоприемника в ДТС 1-4.

Основной технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что оператору компьютера предлагается возможность вести круговой обзор ситуации в зоне охраняемого объекта, увеличив пространственный угол по азимуту до величины в 360°. Благодаря «кольцевой» конструкции фотоприемников не требуется их чрезмерно высокая информационная емкость, т.к. исключаются пассивные пикселы.

Дополнительным результатом заявляемого устройства телевизионно-компьютерной системы панорамной охраны можно считать возможность создания на ее основе сложных систем физической защиты за счет возможности успешного вписывания, как в локальную вычислительную сеть, так и в глобальную сеть Интернет.

Пример структурной схемы по организации такой системы представлен на фиг. 2. Компьютер 4 оператора заявляемого изобретения здесь выполняет дополнительно функции сервера. Благодаря использованию в данной системе роутера 5, который в России носит название «маршрутизатор», информация, хранящаяся на этом сервере, становится доступной и любому другому пользователю компьютера 7 в локальной сети. Модем же, обозначенный позицией 6, позволяет предоставить ее по сети Интернет и на компьютер 8 удаленного пользователя.

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

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ №2447511. МПК G08B 13/196. Охранная телевизионная система «день - ночь» / В.М. Смелков // БИ - 2012. - №10.

2. Секен К., Томпсет М. Приборы с переносом заряда. Перевод с англ. - М.: «Мир», 1985.

3. Владо Дамьяновски. СТУ. Библия видеонаблюдения, Цифровые и сетевые технологии / Перевод с англ. М.: ООО «Ай-Эс-Эс Пресс», 2006.

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

5. Заявка Франции №2589301 от 28.10.1985. Устройство электронной обтюрации. Заявитель - фирма i2S (Франция). Реферат заявки опубликован в бюллетене «Передача изображения, телевидение», выпуск 136, МКИ H04N, №12, Москва, 1987.

6. Руководство пользователя по камере iMC 500. Изготовитель - фирма i2S (Франция), 1987.

6. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Челябинск, «Металлургия», 1988.

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

Изобретение относится к телевизионной технике и преимущественно может быть использовано в системах контроля, наблюдения и обнаружения подвижных объектов, а также в других устройствах телевизионной автоматики, которые выполнены с использованием фотоприемников по технологии матриц приборов с зарядовой связью (ПЗС). Технический результат - повышение точности контроля ситуации в зоне охраняемого объекта. Реализация обеспечивается за счет панорамного контроля ситуации в зоне охраняемого объекта при выполнении оптимизации фотоприемников за счет использования для них кристалла мишени в форме кругового кольца и с организацией в телевизионной камере «кольцевого» растра изображения. 4 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Устройство телевизионно-компьютерной системы для панорамной охраны «день - ночь», содержащее на передающей стороне телевизионную камеру, состоящую из последовательно расположенных оптического блока и двух датчиков телевизионных сигналов (ДТС), причем 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, выход которого является первым выходом оптического блока, второй выход светоделителя - вторым выходом оптического блока, а вход светоделителя - входом оптического блока, причем фотоприемники каждого из ДТС телевизионной камеры выполнены по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС), а их «прямоугольная» развертка осуществляется при помощи генератора управляющих импульсов, при этом телевизионная камера содержит также детектор движения, блок коммутации, выход которого является выходом «видео» телевизионной камеры, последовательно соединенные селектор синхроимпульсов и формирователь импульсов (ФИ), последовательно соединенные первый пиковый детектор, блок выборки-хранения и компаратор, установочный вход которого подключен к пороговому напряжению, инвертор, элемент «И», второй пиковый детектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), формирователь длительности накопления, одновибратор, элемент «ИЛИ», первый и второй RS-триггеры, при этом управляющий вход блока выборки-хранения подключен к первому выходу ФИ, второй выход которого подключен к управляющему входу первого пикового детектора, а на приемной стороне - формирователь сигнала тревоги и компьютер оператора, а между приборами передающей и приемной стороны - линию связи из пятижильного кабеля, при этом в телевизионной камере выход «видео» первого ДТС, являющегося датчиком цветного сигнала изображения, подключен соответственно к входу селектора синхроимпульсов, к информационному входу первого пикового детектора и к первому информационному входу блока коммутации, а выход «видео» второго ДТС, являющегося датчиком черно-белого сигнала изображения, подключен соответственно ко второму информационному входу блока коммутации, к входу детектора движения и к информационному входу второго пикового детектора, управляющий вход которого объединен с входом одновибратора и входами «S» RS-триггеров и подключен к выходу инвертора, который является выходом «сигнал регистрации движения» телевизионной камеры, при этом выход детектора движения подключен соответственно к входу инвертора и к первому входу элемента «И», второй вход которого подключен к выходу компаратора, причем выход второго пикового детектора подключен к информационному входу АЦП, выход которого подключен к установочному входу формирователя длительности накопления, разрешающий вход которого подключен к выходу одновибратора, управляющий вход формирователя длительности накопления подключен к инверсному выходу первого RS-триггера, тактовый вход формирователя длительности накопления объединен с тактовым входом АЦП и подключен к выходу «сигнал строчных синхроимпульсов» второго ДТС, а выход формирователя длительности накопления подключен к входу «R» первого RS-триггера и соответственно к входу «сигнал накопления кадра» второго ДТС, вход «сигнал запроса изображения» которого подключен к входу «R» второго RS-триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу элемента «ИЛИ», второй вход которого подключен к выходу одновибратора, а выход элемента «ИЛИ» - к входу «выбор режима работы» второго ДТС, выход которого «сигнал готовности изображения» подключен к управляющему входу детектора движения, при этом выходы второго ДТС, а именно: выход «сигнал готовности изображения», выход «сигнал квитирования изображения», которые являются и соответствующими выходами телевизионной камеры, подключены через жилы кабеля линии связи к входам этих сигналов на компьютере оператора, выход «сигнал запроса изображения» которого подключен через жилу кабеля линии связи к соответствующему входу телевизионной камеры и к входу сигнала этого наименования для второго ДТС, выход «видео» телевизионной камеры транслируется по жиле кабеля линии связи на вход «видео» компьютера оператора, а «сигнал регистрации движения» с выхода инвертора телевизионной камеры - на вход формирователя сигнала тревоги, отличающееся тем, что в телевизионную камеру введен панорамный объектив, расположенный перед оптическим блоком, а телевизионная камера формирует «кольцевой» растр изображения, передавая на выход композитный видеосигнал цветного или черно-белого изображения в зависимости от времени суток на объекте контроля, при этом генератор управляющих импульсов каждого из ДТС является блоком «кольцевой» развертки видеосигнала телевизионной камеры, а фотоприемник каждого из ДТС имеет форму кругового кольца, у которого линейки светочувствительных и линейки экранированных от света элементов фотоприемной области расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии и расположенному там выходному регистру, который является «кольцевым», причем число элементов (пикселов) в каждой «кольцевой» строке фотоприемной области равно числу элементов (пикселов) в «кольцевом» регистре, а фотоприемная область первого ДТС накрыта цветным «кольцевым» фильтром, который разделяет световой поток, попадающий на светочувствительные элементы, соответственно на его голубой, желтый, пурпурный и зеленый компоненты, а в разъем расширения на материнской плате компьютера оператора установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной компьютера, 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.

2. Устройство телевизионно-компьютерной системы по п. 1, отличающееся тем, что формирователь сигнала тревоги выполнен в составе компьютера оператора.

3. Устройство телевизионно-компьютерной системы по п. 1, отличающееся тем, что панорамный объектив и оптический блок телевизионной камеры выполнены в одном оптическом приборе.

4. Устройство телевизионно-компьютерной системы по п. 1, отличающееся тем, что электроды переноса фотоприемной области и «кольцевого» регистра для фотоприемника обоих ДТС выполнены с геометрической формой в виде части кругового кольца.

5. Устройство телевизионно-компьютерной системы по п. 1, отличающееся тем, что компьютер оператора является сервером для компьютера местного пользователя в локальной сети и для компьютера удаленного пользователя в сети Интернет.