УСТРОЙСТВО ПАНОРАМНОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК H04N7/18 

Предлагаемое изобретение относится к панорамному наблюдению, которое выполняется телевизионно-компьютерной 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 [1], состоящее из последовательно соединенных телевизионной камеры и сервера, являющегося узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, причем телевизионная камера содержит последовательно расположенные и оптически связанные панорамный объектив и волоконнно-оптическую насадку (ВОН), которая имеет световодные ответвления (жгуты); а также первый датчик цифрового телевизионного сигнала (первый датчик ЦТС), второй датчик ЦТС, синхронизированный по частоте и фазе с первым датчиком ЦТС по сигналу синхронизации приемника (ССП), и мультиплексор, первый информационный вход которого подключен к выходу первого датчика ЦТС, второй информационный вход мультиплексора - к выходу второго датчика ЦТС, вход синхронизации мультиплексора - к выходу кадровых синхроимпульсов первого датчика ЦТС, а выход мультиплексора является выходом «видео» телевизионной камеры, при этом мишень фотоприемника первого датчика ЦТС состыкована через волоконно-оптическое сочленение с периферийными световодными жгутами ВОН, а ее центральные световодные жгуты - с мишенью фотоприемника второго датчика ЦТС; в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управления и питанию с шиной сервера, содержащая демультиплексор, а также первый блок преобразования «кольцевого» кадра в «прямоугольные» кадры (первый БПКП) и второй БПКП, причем вход первого БПКП подключен к выходу первого блока оперативной памяти на кадр, вход второго БПКП - к выходу второго блока оперативной памяти на кадр, а выходы обоих БПКП - к выходу «сеть» сервера, при этом число m «прямоугольных» кадров удовлетворяет соотношению:

где γ_г - горизонтальный угол поля зрения в градусах наблюдаемого оператором изображения, а операции демультиплексирования входного видеосигнала и БПКП выполняются в сервере программным путем.

Устройство прототипа обеспечивает предоставление оператору увеличенной последовательности изображений, а следовательно, и увеличенной (занятой) площади контролируемого кольцевого пространства.

Для прототипа предполагается наличие следующих признаков:

- фотоприемники первого и второго датчиков ЦТС могут быть сенсорами монохромного (черно-белого) или цветного видеосигнала, а выполнены по технологии матриц приборов с зарядовой связью (матриц ПЗС), имеющих организацию «строчный перенос»;

- каждый фотоприемник состоит из последовательно связанных зарядовой связью фотоприемной области, горизонтального (выходного) регистра и преобразователя «заряд - напряжение» (БПЗН), причем на фотоприемной области линейки светочувствительных элементов чередуются с линейками экранированных от света элементов;

- у цветного фотоприемника на оптическом входе установлен дополнительно корректирующий фильтр, устраняющий чувствительность сенсоров в инфракрасной области спектра, а фотоприемная область дополнительно накрыта мозаичным цветным фильтром, разделяющим свет на голубой, желтый, пурпурный и зеленый компоненты;

- «прямоугольная» развертка и организация «прямоугольного» растра изображения для фотоприемников первого и второго датчиков ЦТС осуществляется при помощи генератора управляющих импульсов, входящего в состав каждого из них.

Недостаток прототипа - сохранение противоречия между кольцевым оптическим изображением и прямоугольной формой мишени матричного фотоприемника на ПЗС, которое либо приводит к появлению пассивных элементов фотоприемников, а следовательно, и к избыточной величине их общего числа, либо - к сокращению для оператора угла зрения по месту кругового обзора.

Задача изобретения - устранение этого противоречия путем оптимизации фотоприемников за счет использования для них кристалла мишени в форме кольца и с организацией в телевизионной камере «кольцевого» растра изображения.

Поставленная задача решается тем, что в устройство прототипа [1], состоящее из последовательно соединенных телевизионной камеры и сервера, являющегося узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, причем телевизионная камера является монохромной и содержит последовательно расположенные и оптически связанные панорамный объектив и ВОН, которая имеет световодные ответвления; а также первый датчик ЦТС, второй датчик ЦТС, синхронизированный по частоте и фазе с первым датчиком ЦТС импульсами ССП, и мультиплексор, первый информационный вход которого подключен к выходу первого датчика ЦТС, второй информационный вход мультиплексора - к выходу второго датчика ЦТЧ, вход синхронизации мультиплексора - к выходу кадровых синхроимпульсов первого датчика ЦТС, а выход мультиплексора является выходом «видео» телевизионной камеры, при этом фотоприемники первого и второго датчиков ЦТС являются сенсорами черно-белого видеосигнала, а выполнены по технологии матриц ПЗС с организацией «строчный перенос» и состоят из последовательно связанных зарядовой связью фотоприемной области, выходного регистра и БПЗН, причем на фотоприемной области линейки светочувствительных элементов чередуются с линейками экранированных от света элементов, а «прямоугольная» развертка и организация «прямоугольного» растра изображения для фотоприемников первого и второго ЦТС осуществляются при помощи генератора управляющих импульсов, входящего в состав каждого из них, при этом мишень фотоприемника первого датчика ЦТС состыкована через волоконно-оптическое сочленение с периферийными световодными жгутами ВОН, а ее центральные световодные жгуты - с мишенью фотоприемника второго датчика ЦТС; в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управления и питанию с шиной сервера, содержащая демультиплексор, а также первый и второй БПКП, причем вход первого БПКП подключен к выходу первого блока оперативной памяти на кадр, вход второго БПКП - к выходу второго блока оперативной памяти на кадр, а выходы обоих БПКП - к выходу «сеть» сервера, при этом число m «прямоугольных» кадров удовлетворяет соотношению (1), а само это преобразование, как и операция демультиплексирования входного для сервера видеосигнала, выполняется программным путем, внесены следующие изменения, а именно: телевизионная камера формирует не «прямоугольный», а «кольцевой» растр черно-белого изображения, при этом 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 генератор управляющих импульсов каждого из ДТС прототипа является блоком «кольцевой» развертки видеосигнала, а входное «окно» ВОН и оба ее выходных «окна», которые образуются при соединении соответствующих световодных жгутов на мишенях фотоприемников, имеют форму круглого кольца.

Если телевизионная камера заявляемого устройства должна быть цветной, то между панорамным объективом и ВОН дополнительно устанавливается корректирующий фильтр, устраняющий чувствительность сенсора в инфракрасной области спектра, а фотоприемная область первого и второго ДТС дополнительно накрывается 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 заявляемое устройство отличается реализацией телевизионной камеры, которая максимально приспособлена (оптимизирована) к оптическому изображению панорамного сюжета.

Новая телевизионная камера отличается геометрической формой выполнения фотоприемника для каждого из двух ДТС, геометрической формой цветного фильтра и геометрической формой реализации входного/выходного «окна» для ВОН, которые в совокупности обеспечивают 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.

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; на фиг. 2, по данным [2], представлена фотография изображения, полученного при помощи отечественного панорамного зеркально-линзового объектива; на фиг. 3 в качестве примера показано сечение в плоскости входного «окна» ВОН; на фиг. 4 - сечение в плоскости выходного «окна» ВОН, кольцевое изображение которого воспринимается первым датчиком ЦТС телевизионной камеры; на фиг. 5 схематически представлено панорамное изображение этой кольцевой области, предлагаемое оператору персонального компьютера, в виде последовательности из 6-ти «прямоугольных» кадров; на фиг. 6 и 7 - кольцевое изображение, воспринимаемое вторым датчиком ЦТС телевизионной камеры, и соответственно предлагаемое оператору компьютера панорамное изображение для этой кольцевой области, содержащее аналогично последовательность из 6-ти «прямоугольных» кадров; на фиг. 8 - структурная схема «кольцевого» фотоприемника с организацией «строчный перенос»; на фиг. 9 - фрагмент устройства фотоприемника, иллюстрирующий подробности его конструкции для цветного варианта исполнения.

Заявляемое устройство панорамного телевизионного наблюдения, см. фиг. 1, содержит последовательно соединенные телевизионную камеру 1 и сервер 2, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров в позиции 3, при этом телевизионная камера 1 состоит из последовательно расположенных и оптически связанных панорамного объектива 1-1 и волоконно-оптической насадки (ВОН) 1-2 с ответвлениями, а также первого датчика ЦТС 1-3, второго датчика ЦТС 1-4, синхронизированного с датчиком ЦТС 1-3 импульсами ССП, и мультиплексора 1-5, первый информационный вход которого подключен к выходу датчика ЦТС 1-3, второй информационный вход мультиплексора - к выходу датчика ЦТС 1-4, вход синхронизации мультиплексора - к выходу кадровых синхроимпульсов датчика ЦТС 1-3, а выход мультиплексора является выходом «видео» телевизионной камеры, при этом мишень фотоприемника датчика ЦТС 1-3 состыкована через волоконно-оптическое сочленение с периферийными световодными жгутами волоконно-оптической насадки 1-2, а ее центральные световодные жгуты - с мишенью фотоприемника датчика ЦТС 1-4; в разъем расширения на материнской плате сервера 2 установлена плата видео, выполняющая программным путем разделение входного мультиплексного видеосигнала на два канала цифрового сигнала изображения, соответственно «видео 1» и «видео 2», запись этих видеосигналов в оперативную память сервера и преобразование «кольцевых» кадров в «прямоугольные» кадры.

На фиг. 1 в позиции 1-6 обозначен корректирующий фильтр, необходимый для реализации телевизионной камеры цветного изображения.

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. 2. Угловое поле в пространстве предметов для этого объектива составляет 360 градусов по азимуту и может достигать (75-80) градусов по углу места. Отметим, что центральная область этого кольцевого изображения является пассивной, т.к. не несет никакой информации о наблюдаемом пространстве.

Наличие пассивной области в центре оптического кадра панорамного объектива подтверждает целесообразность выбора формы фотоприемника в пользу кругового кольца.

Волоконно-оптическая насадка (ВОН) 1-2 предназначена для передачи световой энергии на расстояние с малым рассеянием, а выполнена по технологии гибких многожильных световодов (см., например, [3, с. 74]). Как и в прототипе, ВОН 1-2 имеет световодные ответвления (жгуты), которые благодаря их технологической гибкости могут быть соединены между собой на выходе (раздельно для периферийных и центральных участков насадки), образуя два выходных «окна», необходимые для стыковки с мишенями фотоприемников. Но в отличие от прототипа входное «окно» ВОН 1-2 (см. фиг. 3) и оба ее выходных «окна» (см. фиг. 4 и фиг. 6) имеют форму круглого кольца.

Выходное «окно» насадки условно большого диаметра состыковано с мишенью первого фотоприемника первого датчика ЦТС 1-3, а выходное «окно» условно малого диаметра - с мишенью фотоприемника второго датчика ЦТС 1-4.

В перспективе может быть разработано и специализированное техническое решение телевизионного панорамного объектива с интегрированной в его конструкцию волоконно-оптической насадкой, т.е. в нем блоки 1-1 и 1-2 выполнены в одном оптическом приборе.

Рассмотрим особенности новых фотоприемников заявляемого решения.

Оба фотоприемника в составе датчиков ЦТС 1-3 и ЦТС 1-4 обеспечивают формирование черно-белого или цветного изображения наблюдаемого сюжета.

Для них на кристалле, выполненном по форме в виде кольца, см. фиг. 8, по технологии ПЗС, может быть реализована «кольцевая» развертка зарядового изображения на фотоприемной области 1-3(4)-1 с последующим поэлементным считыванием зарядов в «кольцевом» регистре 1-3(4)-2 и формированием на выходе БПЗН 1-3(4)-3 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 1-3(4)-1.

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 1-3(4)-1.

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 1-3(4)-2.

Не трудно заметить, что управление зарядовыми пакетами в новых фотоприемниках действует совершенно аналогично «механизму», реализованному в прямоугольных матрицах ПЗС, которые имеют организацию «строчный перенос». Поэтому при замене «прямоугольного» сенсора на «кольцевой» фотоприемник не требуется внесение изменений в циклограммы сигналов, вырабатываемых генератором управляющих импульсов.

Фотоприемник датчика ЦТС 1-3 и фотоприемник датчика ЦТС 1-4 становятся сенсорами видеосигнала цветного изображения за счет применения на входе мишени цветного «кольцевого» фильтра, причем пикселы ПЗС становятся чувствительными к дополнительным цветам - голубому (Cy), желтому (Ye), пурпурному (Mg) и зеленому (G). Конструкция этого фотоприемника представлена на фиг. 9.

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.

В заявляемом решении для «кольцевых» ПЗС-фотоприемников датчиков ЦТС 1-3 и ЦТС 1-4 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 1-3(4)-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. 9.

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

Вторая строка: попарные отсчеты: (С_у+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 [4, с. 155] алгоритму, который заключается в том, что выполняется задержка по времени на элемент разложения «кольцевого» поворота и суммирование попарных отсчетов:

Коэффициент Ѕ 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 яркостной сигнал для нечетных и четных строк одинаков.

Для получения цветоразностного сигнала синего (В-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:

B-Y=[(G+Y_e)-(M_g+C_y)]=[(G+G+R)-(R+B+G+B)]=-[2B-G].

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

R-Y=[(M_g+Y_e)-(G+C_y)]=[(R+B+G+R)-(G+G+B)]=2R-G.

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 signab - полный видеосигнал.

Обязательным условием правильной работы цветных фотоприемников является использование в оптической схеме устройства корректирующего фильтра 1-6, который «вырезает» инфракрасную область спектра в оптическом сигнале, поступающем на пикселы сенсора. Отметим, что в прототипе [1] предполагается наличие в матрицах ПЗС встроенного корректирующего фильтра, установленного поверх мозаичного фильтра.

Очевидно, что для заявляемого устройства панорамного наблюдения, предоставляющего видеосигнал цветного изображения, может быть разработано и специализированное техническое решение телевизионного панорамного объектива с интегрированной в его конструкцию волоконно-оптической насадкой и корректирующим фильтром, т.е. в нем блоки 1-1, 1-2 и 1-6 будут выполнены в одном оптическом приборе.

Отметим и другое. В заявляемом устройстве, независимо от монохромного или цветного характера видеосигнала, мишень фотоприемника второго датчика ЦТС 1-4 должна захватывать кольцевое оптическое изображение, которое не используется при формировании видеосигнала фотоприемником первого датчика ЦТС 1-3.

Поэтому диаметр «кольцевой» мишени фотоприемника для датчика 1-4 будет меньше диаметра мишени для датчика 1-3 при одинаковых геометрических размерах их пикселов.

Мультиплексор 1-5 предназначен для объединения двух видеосигналов на единственную магистраль с помощью разделения по времени. Электрическая схема мультиплексора 1-5 может быть выполнена на операционных усилителях с внешним переменным смещением типа СА3078Т фирмы RCA (США) согласно техническому решению, которое приведено в [5, с. 295]. Формируемый на выходе телевизионной камеры 1 цифровой мультиплексный сигнал изображения «видео» содержит в качестве составляющих сигналы «видео 1» и «видео 2», полученные соответственно от датчика 1-3 и датчика 1-4.

Функция демультиплексирования (разделения) сигналов «видео 1» и «видео 2» реализуется на плате видео сервера. Там же выполняется и преобразование «кольцевых» кадров изображения, формируемых датчиками 1-3 и 1-4, в «прямоугольные» кадры. Отметим, что операция считывания этих «прямоугольных» кадров включает и коррекцию программным путем геометрических искажений соответствующего участка панорамного изображения.

Устройство панорамного телевизионного наблюдения (см. фиг. 1) работает следующим образом. Телевизионная камера 1, содержащая панорамный объектив 1-1, волоконно-оптическую насадку 1-2, первый датчик ЦТС 1-3, второй датчик ЦТС 1-4 и мультиплексор 1-5, устанавливается в фиксированное положение, например, при помощи фотоштатива (на фиг. 1 он не показан). При помощи жгутов насадки 1-2 периферийная часть кольцевого оптического изображения с выхода панорамного объектива 1-1 проецируется на мишень фотоприемника первого датчика 1-3, а центральная часть этого кольцевого изображения - на мишень фотоприемника второго датчика 1-4.

Фотоприемник первого датчика 1-3 формирует аналоговый видеосигнал путем считывания пикселов на кольцевой мишени одного (большого) диаметра, а фотоприемник второго датчика 1-4 - путем считывания пикселов на кольцевой мишени другого (малого) диаметра. Применительно к контролируемому панорамному сюжету это означает увеличение площади кольца, достигаемое без пропусков отдельных участков.

Аналоговый видеосигнал первого датчика 1-3 преобразуется далее, как и в прототипе, в цифровой сигнал изображения «видео 1», а аналоговый видеосигнал второго датчика 1-4 - соответственно в цифровой сигнал изображения «видео 2». Затем благодаря мультиплексору 1-5 оба видеосигнала по единственной линии связи передаются при помощи стандартного интерфейса (например, USB 2,0) на вход сервера 2. На плате видео сервера осуществляется разделение поступающего мультиплексного видеосигнала на два канала, соответственно для «видео 1» и «видео 2» и запись каждого из этих кольцевых изображений в блоки оперативной памяти.

Предположим, что текущий угол поля зрения (γ_г) предъявляемого панорамного изображения составляет 60 градусов по горизонтали, тогда «кольцевой» кадр записи для «видео 1» и «кольцевой» кадр записи для «видео 2», как и в прототипе, включают по 6 (шесть) условных областей.

Цифровой видеосигнал записи для каждого «кольцевого» кадра изображения преобразуется в m «прямоугольных» кадров, которые могут быть предложены в виде выбранной последовательности (см. фиг. 5 или фиг. 7 соответственно) операторам локальной вычислительной сети. В нашем примере две эти последовательности содержат 12 различных изображений.

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.

Оператор каждого ноутбука 3 может осуществить селекцию предлагаемого сервером 2 изображения и его вывод на экран дисплея.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что вводимые в заявляемое устройство вместо матриц ПЗС новые «кольцевые» ПЗС-фотоприемники содержат меньшее число пикселов на мишени при сохранении разрешающей способности и угла места в поле зрения панорамного изображения. Следовательно, они могут быть изготовлены с большим процентом выхода годных изделий и за меньшую себестоимость их производства.

Дополнительно сокращается и полоса пропускания видеосигнала по линии связи «телевизионная камера - сервер».

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

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ №2523858. МПК H04N 7/18. Устройство панорамного телевизионного наблюдения. / В.М. Смелков // Б.И. - 2014. - №21.

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. Бабенко B.C. Оптика телевизионных устройств. М.: «Радио и связь», 1982.

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

5. Ленк Дж. Электронные схемы: Практическое руководство. Перевод с англ. - М.: «Мир», 1985.

Изобретение относится к панорамному наблюдению, которое выполняется телевизионно-компьютерной 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. Техническим результатом является сохранение для оператора угла зрения по месту кругового обзора. Результат достигается путем оптимизации фотоприемников за счет использования для них кристалла мишени в форме кольца и с организацией в телевизионной камере «кольцевого» растра изображения. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство панорамного телевизионного наблюдения, состоящее из последовательно соединенных телевизионной камеры и сервера, являющегося узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, причем телевизионная камера формирует монохромный (черно-белый) цифровой видеосигнал и содержит последовательно расположенные и оптически связанные панорамный объектив и волоконно-оптическую насадку (ВОН), которая имеет световодные ответвления, а также первый датчик цифрового телевизионного сигнала (первый датчик ЦТС), второй датчик ЦТС, синхронизированный по частоте и фазе с первым датчиком ЦТС импульсами сигнала синхронизации приемника (импульсами ССП), и мультиплексор, первый информационный вход которого подключен к выходу первого датчика ЦТС, второй информационный вход мультиплексора - к выходу второго датчика ЦТЧ, вход синхронизации мультиплексора - к выходу кадровых синхроимпульсов первого датчика ЦТС, а выход мультиплексора является выходом «видео» телевизионной камеры, при этом фотоприемники первого и второго датчиков ЦТС выполнены по технологии матриц приборов с зарядовой связью (матриц ПЗС) с организацией «строчный перенос» и состоят из последовательно связанных зарядовой связью фотоприемной области, выходного регистра и блока преобразования «заряд - напряжение» (БПЗН), причем на фотоприемной области линейки светочувствительных элементов чередуются с линейками экранированных от света элементов, а «прямоугольная» развертка и организация «прямоугольного» растра изображения для фотоприемников первого и второго ЦТС осуществляется при помощи генератора управляющих импульсов, входящего в состав каждого из них, при этом мишень фотоприемника первого датчика ЦТС состыкована через волоконно-оптическое сочленение с периферийными световодными жгутами ВОН, а ее центральные световодные жгуты - с мишенью фотоприемника второго датчика ЦТС, в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управления и питанию с шиной сервера, содержащая демультиплексор, а также первый блок преобразования «кольцевого» кадра в «прямоугольные» кадры (первый БПКП) и второй БПКП, причем вход первого БПКП подключен к выходу первого блока оперативной памяти на кадр, вход второго БПКП - к выходу второго блока оперативной памяти на кадр, а выходы обоих БПКП - к выходу «сеть» сервера, при этом число m «прямоугольных» кадров удовлетворяет соотношению:

где γ_г - горизонтальный угол поля зрения в градусах наблюдаемого оператором изображения, а операции демультиплексирования входного видеосигнала и БПКП выполняются в сервере программным путем, отличающееся тем, что телевизионная камера формирует «кольцевой» растр черно-белого изображения, при этом генератор управляющих импульсов каждого из ДТС является блоком «кольцевой» развертки видеосигнала телевизионной камеры, 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», а входное «окно» ВОН и оба ее выходных «окна», которые образуются при соединении соответствующих световодных жгутов на мишенях фотоприемников, имеют форму круглого кольца.

2. Устройство панорамного телевизионного наблюдения по п. 1, отличающееся тем, что телевизионная камера формирует цветной цифровой видеосигнал за счет того, что между панорамным объективом и ВОН дополнительно устанавливается корректирующий фильтр, устраняющий чувствительность сенсора в инфракрасной области спектра, а фотоприемная область первого и второго ДТС дополнительно накрывается цветным «кольцевым» фильтром, который разделяет световой поток, попадающий на светочувствительные элементы, соответственно на его голубой, желтый, пурпурный и зеленый компоненты.

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

4. Устройство панорамного телевизионного наблюдения по п. 2, отличающееся тем, что панорамный объектив, корректирующий фильтр и ВОН выполнены в одном оптическом приборе.

5. Устройство панорамного телевизионного наблюдения по п. 1 или 2, отличающееся тем, что формат мишени фотоприемника второго датчика ЦТС меньше формата мишени фотоприемника первого датчика ЦТС при одинаковых геометрических размерах их пикселов (элементов изображения).