УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЫ ПАНОРАМНОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК H04N7/00 

Изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению, которое выполняется компьютерной системой при помощи сенсора из двух «кольцевых» фотоприемников, в различных шаровых слоях окружающей сферической области. При этом для каждого из этих шаровых слоев телевизионный контроль ситуации в реальном времени осуществляется в пространственном угле 360 градусов по азимуту и десятки градусов по углу места.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения [1], содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, при этом телевизионная камера состоит из последовательно расположенных и оптически связанных панорамного объектива и датчика цифрового телевизионного сигнала, который содержит в своем составе последовательно расположенные и связанные твердотельный фотоприемник и блок фотоприемника, обеспечивающий развертку аналогового видеосигнала фотоприемника и формирование на выходе телевизионной камеры цифрового телевизионного сигнала, а в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению 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; фотоприемник телевизионной камеры выполнен в виде кругового кольца по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС) и содержит на общем кремниевом кристалле фотоприемную область и выходной регистр сдвига, заканчивающийся блоком преобразования «заряд - напряжение» (БПЗН), при этом линейки светочувствительных и чередующиеся с ними 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 сдвига, который является «кольцевым», причем число элементов в каждой «кольцевой» строке фотоприемной области равно числу элементов в его «кольцевом» регистре сдвига, а блок фотоприемника телевизионной камеры, формирующий «кольцевой» растр изображения, является блоком «кольцевой» развертки фотоприемника и формирования цифрового телевизионного сигнала.

Предполагается, что в состав упомянутого последним блока прототипа [1] входит непосредственно сам блок «кольцевой» развертки фотоприемника, а также последовательно соединенные сигнальный процессор и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), при этом информационный вход сигнального процессора подключен к выходу фотоприемника, а выход АЦП является выходом телевизионной камеры.

Недостаток прототипа - ограниченная область сферического пространства, наблюдаемая телевизионной камерой компьютерной системы.

Задачей изобретения является увеличение площади пространственной сферической области, контролируемой телевизионной камерой, путем выполнения наблюдения в реальном времени дополнительно к одному шаровому слою еще и в двух других шаровых слоях.

Поставленная задача в заявляемом устройстве компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения решается тем, что в устройство компьютерной системы прототипа [1], содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, при этом телевизионная камера состоит из последовательно расположенных и оптически связанных первого панорамного объектива и первого фотоприемника, управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам блока «кольцевой» развертки фотоприемника, а выход первого фотоприемника подключен к информационному входу первого сигнального процессора, вход служебных импульсов которого подключен к соответствующему выходу блока «кольцевой» развертки фотоприемника, а выход управляющего сигнала - к первому входу управления блока «кольцевой» развертки фотоприемника, выход синхроимпульсов которого подключен к АЦП, выход которого является выходом телевизионной камеры; при этом в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая первый БПКП, вход которого подключен к выходу первого блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть» сервера, причем число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению (1), при этом первый фотоприемник телевизионной камеры, выполненный в виде кругового кольца по технологии ПЗС, содержит на общем кремниевом кристалле фотоприемную область и выходной регистр сдвига, заканчивающийся БПЗН, при этом линейки светочувствительных и чередующиеся с ними 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 сдвига, который является «кольцевым», причем число элементов в каждой «кольцевой» строке фотоприемной области первого фотоприемника равно числу элементов в его «кольцевом» регистре сдвига, введены второй панорамный объектив, второй фотоприемник с технологической организацией, как и у первого фотоприемника, и объединенные между собой управляющие входы, а также третий панорамный объектив, первый оптический затвор, расположенный между вторым панорамным объективом и первой «кольцевой» мишенью второго фотоприемника, оптически связанные между собой третий панорамный объектив, второй оптический затвор и вторая «кольцевая» мишень второго фотоприемника, реализованная со стороны его подложки, второй сигнальный процессор, информационный вход которого подключен к выходу второго фотоприемника, вход служебных импульсов второго сигнального процессора объединен с соответствующим входом первого сигнального процессора, а выход управляющего сигнала второго сигнального процессора подключен ко второму входу управления блока «кольцевой» развертки фотоприемника; блок управления затворами, управляющий вход которого подключен к выходу кадровых синхроимпульсов блока «кольцевой» развертки фотоприемника, первый выход блока управления затворами подключен к управляющему входу первого оптического затвора, а второй выход блока управления затворами - к управляющему входу второго оптического затвора; а также мультиплексор, первый информационный вход которого подключен к выходу видеосигнала первого сигнального процессора, второй информационный вход мультиплексора - к выходу видеосигнала второго сигнального процессора, вход синхронизации мультиплексора - к соответствующему выходу блока «кольцевой» развертки фотоприемника, а выход мультиплексора - к информационному входу АЦП, причем в кристаллах обоих фотоприемников имеется разрез (сквозной шлиц), выполненный в радиальном направлении от воображаемого центра кольца к его внешней периферии, в расположение между БПЗН и первым элементом «кольцевого» регистра сдвига, при этом первый и второй фотоприемник при консольном соединении в шлиц под углом 90° образуют сенсорный блок телевизионной камеры, причем экспонирование первой и второй «кольцевых» мишеней второго фотоприемника осуществляется поочередно в течение интервала активной части кадра для каждой мишени, а в плату видео, расположенную на материнской плате сервера, дополнительно к этому введены трехканальный демультиплексор, второй БПКП, вход которого подключен к выходу второго блока оперативной памяти на кадр, третий БПКП, вход которого подключен к выходу третьего блока оперативной памяти на кадр, а выходы второго и третьего БПКП - к выходу «сеть» сервера, причем для второго и третьего БПКП число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению (1).

В заявляемом решении второй фотоприемник сенсорного блока, как и первый его фотоприемник, реализуют «кольцевой» растр телевизионного изображения по методу «кольцевой строчный перенос».

Важно подчеркнуть, что для этих фотоприемников могут быть применены те же управляющие сигналы, которые используются для организации «прямоугольной» развертки в матрицах ПЗС строчного переноса.

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

Телевизионная камера заявляемого устройства компьютерной системы панорамного наблюдения формирует на выходе мультиплексный цифровой телевизионный сигнал «кольцевого» изображения.

Первая составляющая мультиплексного сигнала состоит из двух последовательных телевизионных кадров, сформированных в традиционном режиме непрерывного экспонирования мишени первого фотоприемника со стороны электродов.

Вторая же составляющая мультиплексного сигнала включает в себя два телевизионных кадра, полученных в результате поочередного экспонирования первой мишени второго фотоприемника (со стороны электродов) и второй его мишени (со стороны подложки кристалла).

Последующее в сервере трехканальное демультиплексирование входного телевизионного сигнала позволяет в итоге принципиально увеличить площадь пространственной сферической области, контролируемой телевизионной камерой. Поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.

Представляет интерес оценка чувствительности сенсорного блока 1-2. Световая или энергетическая чувствительность фотоприемника определяется минимально допустимой, т.е. пороговой освещенностью на объекте, при которой обеспечивается заданное качество изображения.

Воспользуемся известным выражением для пороговой освещенности сцены в реальной ситуации обнаружение и опознавания фотоприемником малоконтрастных объектов [2, с. 94], которое в нашем случае выглядит так:

где N=2·10¹² - потенциально доступное ПЗС количество фотонов на площади в 1 см² за время в 1 с при равномерном спектре и освещенности в видимом диапазоне в 1 лк;

k_o - коэффициент отражения объекта;

k_ф - коэффициент отражения фона;

Δ² - площадь пиксела;

Т_н - время накопления;

η - квантовый выход;

Ψ_пор - пороговое отношение сигнал/шум;

D - диаметр входного зрачка объектива;

- фокусное расстояние объектива;

τ₁ - коэффициент пропускания объектива;

τ₂ - коэффициент пропускания электронного затвора, который необходимо учитывать применительно к заявляемому устройству.

Для мишени первого фотоприемника сенсорного блока 1-2 величина пороговой освещенности совпадает с аналогичным показателем для прототипа, т.к. имеем одинаковы показатели всех параметров: Ν, k_o, k_ф, Т_н, Ψ_пор, D, , τ₁, Δ².

Для первой мишени второго фотоприемника (со стороны электродов), см. фиг. 3, по сравнению с прототипом имеют место незначительные потери в чувствительности за счет коэффициента пропускания электронного затвора τ₂, который априори меньше единицы.

Зато для второй мишени второго фотоприемника (со стороны подложки), см. фиг. 4, появляется существенный выигрыш в параметре квантового выхода (η) по причине удаления на пути фотонов металлических электродов. А это в совокупности заведомо компенсирует потери чувствительности за счет показателя τ₂.

С другой стороны, при использовании заявляемого устройства компьютерной системы панорамного наблюдения в охранных целях, где вполне приемлемо черно-белое изображение сцены, разумно кристалл каждого фотоприемника сенсорного блока 1-2 телевизионной камеры выполнить не основе кремния, а на основе полупроводника из арсенида галлия. Тогда физически реально достигнуть без охлаждения красной границы спектральной характеристики 1,7 мкм и даже 2,2 мкм [2, с. 113], а в результате получить выигрыш в чувствительности по обоим каналам.

На фиг. 1 приведена структурная схема заявляемого устройства компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения; на фиг. 2 приведена схема организации первого и второго фотоприемников; на фиг. 3 - фрагмент мишени второго фотоприемника, иллюстрирующий режим экспонирования со стороны электродов кристалла; на фиг. 4 - фрагмент мишени второго фотоприемника в режиме экспонирования со стороны подложки кристалла; на фиг. 5, по данным [3], представлена фотография изображения, полученного при помощи отечественного панорамного зеркально-линзового объектива; на фиг. 6-7 представлены соответственно конструкция электрохромной ячейки и ее светорегулирующая характеристика при использовании этой ячейки в качестве первого и второго оптических затворов; на фиг. 8а и 8б изображены эпюры напряжений, обеспечивающих управление первым и вторым оптическими затворами, которые выполнены по технологии электрохромной ячейки; на фиг. 9 - фрагмент организации фотоприемника (первого и второго), иллюстрирующий подробности его конструкции применительно к монохромному сенсору, а на фиг. 10 - то же самое применительно к сенсору цветного изображения.

Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения, см. фиг. 1 и фиг. 2, 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 в состав телевизионной камеры 1 входит первый панорамный объектив 1-1, сенсорный блок 1-2, содержащий первый и второй фотоприемник, блок 1-3 «кольцевой» развертки фотоприемника, первый сигнальный процессор 1-4, АЦП 1-5, выход которого является выходом телевизионной камеры, а также второй панорамный объектив 1-6, третий панорамный объектив 1-7, второй сигнальный процессор 1-8, первый оптический затвор 1-9, второй оптический затвор 1-10, блок управления затворами 1-11 и мультиплексор 1-12, причем управляющие входы первого и второго фотоприемника сенсорного блока 1-2 подключены к выходам импульсных напряжений блока 1-3, выход первого фотоприемника - к первому информационному входу сигнального процессора 1-4, а выход второго фотоприемника - к первому информационному входу сигнального процессора 1-8, вход служебных импульсов которого объединен с входом служебных импульсов сигнального процессора 1-4 и подключен к соответствующему выходу блока 1-3, первый управляющий вход которого подключен к выходу управления первого сигнального процессора 1-4, а второй управляющий вход блока 1-3 - к выходу управления второго сигнального процессора 1-8; выход кадровых синхроимпульсов блока 1-3 подключен к управляющему входу блока 1-11 управления затворами, первый выход которого подключен к управляющему входу оптического затвора 1-9, а второй выход блока 1-11 - к управляющему входу оптического затвора 1-10, причем первый и второй фотоприемник сенсорного блока 1-2 1 выполнены по технологии ПЗС в виде кругового кольца, а каждый из них содержит на общем кремниевом кристалле фотоприемную область 1-2-1, являющуюся со стороны электродов «кольцевой» мишенью для первого фотоприемника и соответственно первой «кольцевой» мишенью для второго фотоприемника, а со стороны подложки кристалла - второй «кольцевой» мишенью для второго фотоприемника, а также выходной регистр сдвига 1-2-2, заканчивающийся БПЗН 1-2-3, при этом на кристалле как первого, так и второго фотоприемника выполнен радиальный разрез (сквозной шлиц), необходимый для конструктивного объединения по методу консольного соединения в шлиц под углом 90° в составе сенсорного блока 1-2 (на фиг. 2 этому разрезу присвоена позиция 1-2-4); первый оптический затвор 1-9 расположен между вторым панорамным объективом 1-6 и первой «кольцевой» мишенью второго фотоприемника, а второй оптический затвор 1-10 - между третьим панорамным объективом 1-7 и второй «кольцевой» мишенью второго фотоприемника; выход первого сигнального процессора 1-4 подключен к первому информационному входу мультиплексора 1-12, выход второго сигнального процессора 1-8 - ко второму информационному входу мультиплексора 1-12, вход синхронизации которого - к соответствующему выходу блока 1-3, а выход мультиплексора 1-12 - к информационному входу АЦП 1-5; при этом на материнской плате сервера 2 установлена плата видео, выполняющая демультиплексирование входного цифрового телевизионного сигнала на три канала с последующей записью каждого из «кольцевых» видеосигналов в соответствующую (одну из трех) оперативную память сервера и преобразование первого, второго и третьего «кольцевых» кадров в «прямоугольные» кадры, причем число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению (1).

Первый панорамный объектив 1-1, второй панорамный объектив 1-6 и третий панорамный объектив 1-7 телевизионной камеры предназначены для формирования оптических изображений кругового обзора для трех различных шаровых слоев контролируемого пространства, например для телевизионного оператора, это может быть соответствующее пространство спереди, справа и слева от него.

В качестве технического решения для панорамных объективов 1-1, 1-6 и 1-7, совпадающих 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 [3].

Фотография кольцевого изображения, формируемого панорамным объективом, представлена на фиг. 5. 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 фотоприемника в пользу кругового кольца.

Отметим, что сенсорный блок 1-2 может быть «источником» как монохромного (черно-белого) видеосигнала, так и сигнала цветного изображения. Конструкции мишеней этих приборов показаны на фиг. 9 и на фиг. 10 соответственно. Особенности цветного варианта прибора здесь не комментируется, т.к. были ранее подробно изложены заявителем в его патенте [5].

Для «кольцевых» фотоприемников заявляемого устройства, как и для фотоприемника прототипа, электроды переноса на «кольцевых мишенях и в «кольцевых» регистрах сдвига могут быть выполнены с геометрической формой не в виде прямоугольника, а в виде части кругового кольца. Несомненно, что это предоставит и определенные преимущества при изготовлении «кольцевого» фотоприемника по технологии ПЗС.

Первый оптический затвор 1-9 и второй оптический затвор 1-10 предназначены для поочередного импульсного экспонирования первой и второй «кольцевых» мишеней второго фотоприемника сенсорного блока 1-2.

Оптические затворы 1-9 и 1-10 могут быть реализованы в виде светорегулирующих ячеек, которые обеспечивают управляемое скачкообразное изменение облученности мишеней второго фотоприемника и могут быть выполнены по технологии электрохромной ячейки [4].

Такая ячейка (см. фиг. 6) представляет собой два плоскопараллельных стекла толщиной 2,5 мм, соединенные между собой в кювету так, что между внутренними поверхностями стекол образован зазор порядка 0,1-0,2 мм, заполненный электрохромным материалом ЭХМ-11. Внутренние поверхности стекол покрыты токопроводящим покрытием и образуют электроды, выводы которых расположены снаружи ячейки.

Световая характеристика ячейки (см. фиг. 7) определяется свойствами электрохромной жидкости. Изменение коэффициента пропускания от τ_max (70%) до τ_min (1÷1,5%) составляет для большинства разработанных в советское время ячеек величину τ_max/τ_min=70÷150 при подаче на выводы постоянного напряжения U, величина которого составляет около 1,2 В.

Необходимо улучшить параметры ячеек, а именно: уменьшить τ_min, и, что важнее в первую очередь, - увеличить τ_max.

Важно отметить, что физическое быстродействие изменения коэффициента пропускания такой ячейки позволяет обеспечить управление параметром с частотой 50 Гц.

Для заявляемого устройства панорамные объективы 1-6 и 1-7 должны иметь одинаковые технические параметры. Эта особенность распространяется и на оптические затворы 1-9 и 1-10. Поэтому целесообразно второй панорамный объектив 1-6 и первый оптический затвор 1-9, а также соответственно третий панорамный 1-7 и второй оптический затвор 1-10 выполнить в составе одного оптического прибора.

Блок 1-11 управления затворами задает необходимую импульсную коммутацию ячеек с периодом кадров Т_к.. Эпюры выходных сигналов представлены на фиг. 8а и 8б соответственно. Целесообразно блок 1-11 управления затворами интегрировать в состав блока 1-3.

Первый 1-4 и второй 1-8 сигнальные процессоры ничем не отличаются сигнального процессора прототипа [1]. Очевидно, что блоки 1-4 и 1-8 целесообразно выполнить в виде двухканального процессора.

Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения (см. фиг. 1) работает следующим образом.

Предположим, что телевизионная камера 1 должна располагаться на некоторой высоте относительно Земли. Пусть для этого конструкторское решение сенсорного блока 1-2 в составе телевизионной камеры 1 реализовано так, что ось визирования первого панорамного объектива 1-1, а следовательно, и оптическая ось «кольцевой мишени первого фотоприемника направлена по горизонтали вперед. Тогда, по отношению к этому направлению, ось визирования второго панорамного объектива 1-6 будет ориентирована влево по горизонтали, а ось визирования третьего панорамного объектива 1-7 - по горизонтали вправо. Это означает, что точно так же будут ориентированы и оптические оси первой и второй «кольцевых» мишеней второго фотоприемника.

Экспонирование «кольцевой» мишени первого фотоприемника производится непрерывно. Поэтому на выходе первого сигнального процессора 1-4 формируется аналоговый видеосигнал «кольцевого» кадра, который ничем не отличается от видеосигнала прототипа [1].

Экспонирование же «кольцевых» мишеней второго фотоприемника осуществляется в импульсном режиме при помощи оптических затворов 1-9 и 1-10. Эти оптические затворы обеспечивают поочередное кадровое накопление информационных зарядов на первой и второй «кольцевых» мишенях второго фотоприемника. Т.е., когда пропорционально освещенности панорамного сюжета идет процесс сбора зарядовых пакетов на первой его мишени, на второй его мишени он отсутствует, и наоборот.

В таком же режиме кадровой поочередности второй фотоприемник сенсорного блока 1-2 реализует «кольцевую» развертку зарядового изображения на мишени 1-2-1 с последующим поэлементным считыванием зарядовых пакетов каждой строки в «кольцевом» регистре сдвига 1-2-2 и с формированием на выходе БПЗН 1-2-3 напряжения мультиплексного видеосигнала. Это означает, что на выходе второго сигнального процессора 1-8 будет вырабатываться аналоговый видеосигнал чередующихся «кольцевых» кадров.

Далее выходные видеосигналы обоих процессоров при помощи мультиплексора 1-12 объединяются на одну линию, чередуясь с периодом 2Τ_к. Именно с таким периодом действует сигнал синхронизации для мультиплексора 1-12.

Затем в АЦП 1-5 аналоговый мультиплексный видеосигнал преобразуется в мультиплексный цифровой телевизионный сигнал (мультиплексный ЦТС) «кольцевого» кадра и поступает на выход телевизионной камеры.

Затем этот ЦТС по интерфейсу (например, USB 2,0) передается на сервер 2, где (на плате видео) выполняется его демультиплексирование на три канала с последующей записью видеоинформации каждого канала соответственно в первый, второй и третий блоки оперативной памяти на кадр.

Предположим, что, как и в прототипе, горизонтальный угол поля зрения (γ_г) предъявляемого оператору изображения составляет 60°. Тогда должно быть предусмотрено, что одна шестая часть каждой «кольцевой» строки как первого, так второго и третьего «кольцевых» кадров, записывается в сервере 2 соответственно в один из шести массивов оперативной памяти на кадр.

Затем в сервере 2 при помощи первого, второго и третьего БПКП, реализующих возложенные на них функции программным путем, параллельно осуществляется операция поэлементного считывания видеоинформации, т.е. вывода из памяти сигналов изображения, а в результате - конвертирование каждого «кольцевого» кадра в обычные «прямоугольные» кадры и возможность предоставления этой информации на выходе «сеть».

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

В результате цифровой видеосигнал записи для каждого «кольцевого» кадра изображения преобразуется в n «прямоугольных» кадров, которые могут быть предложены в виде выбранной последовательности операторам локальной вычислительной сети. В нашем примере эта последовательность содержит 6 различных изображений как для первого, так для второго и третьего «кольцевых» кадров.

Это означает, что к шести изображениям контролируемой в реальном времени сферической области применительно к шаровому слою, который расположен спереди, добавляются еще двенадцать изображений, имеющих отношение к невидимым прототипом шаровым слоям справа и слева.

Общая предлагаемая площадь наблюдения увеличивается почти в три раза. Принципиальное ограничение, которое не позволяет довести технический результат изобретения до 300%, объясняется исключением из процесса фотоприема тех областей для мишеней первого и второго фотоприемников, которые использованы при сборке элементов сенсорного блока 1-2 по методу консольного соединения в шлиц под углом 90°.

В настоящее время все элементы структурной схемы заявляемого устройства компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения могут быть освоены отечественной промышленностью.

Поэтому следует считать предлагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ №2545519. МПК H04N 7/00. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения и организация фотоприемника для его реализации. / В.М. Смелков // БИ №10 - 2015.

2. Цыцулин А.К. Телевидение и космос: Учебное пособие. / Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2003.

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

4. Разработка светорегулирующих ячеек и технологического процесса их изготовления. Технический отчет по теме «Балтика». Новгород (Великий Новгород), 1979.

5. Патент РФ №2555855. МПК H04N 7/00. Устройство панорамного наблюдения «день - ночь» и телевизионная камера для его реализации. / В.М. Смелков // БИ №19. - 2015.

Изобретение относится к панорамному телевизионному наблюдению, которое выполняется компьютерной системой при помощи сенсора из двух «кольцевых» фотоприемников, в различных шаровых слоях окружающей сферической области. Технический результат заключается в увеличении площади пространственной сферической области, контролируемой телевизионной камерой. Результат достигается посредством того, что введены второй панорамный объектив, второй фотоприемник, управляющие входы которого объединены с управляющими входами первого фотоприемника, а также третий панорамный объектив, первый оптический затвор, расположенный между вторым панорамным объективом и первой «кольцевой» мишенью второго фотоприемника, оптически связанные между собой третий панорамный объектив, второй оптический затвор и вторая «кольцевая» мишень второго фотоприемника, реализованная со стороны его подложки, второй сигнальный процессор. Что обеспечивает выполнение наблюдения в реальном времени дополнительно к одному шаровому слою еще и в двух других шаровых слоях. 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения, 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 первого панорамного объектива и первого фотоприемника, управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам блока «кольцевой» развертки фотоприемника, а выход первого фотоприемника подключен к информационному входу первого сигнального процессора, вход служебных импульсов которого подключен к соответствующему выходу блока «кольцевой» развертки фотоприемника, а выход управляющего сигнала - к первому входу управления блока «кольцевой» развертки фотоприемника, выход синхроимпульсов которого подключен к аналого-цифровому преобразователю (АЦП), выход которого является выходом телевизионной камеры; при этом в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая первый блок преобразования «кольцевого» кадра в «прямоугольные» кадры» (первый БПКП), вход которого подключен к выходу первого блока оперативной памяти на кадр, а выход - к выходу «сеть» сервера, причем число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению

где - горизонтальный угол поля зрения в градусах наблюдаемого оператором изображения, а само это преобразование выполняется программным путем,
при этом фотоприемник телевизионной камеры, выполненный в виде кругового кольца по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС), содержит на общем кремниевом кристалле фотоприемную область и выходной регистр сдвига, заканчивающийся блоком преобразования «заряд - напряжение» (БПЗН), при этом линейки светочувствительных и чередующиеся с ними 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 сдвига, который является «кольцевым», причем число элементов в каждой «кольцевой» строке фотоприемной области фотоприемника равно числу элементов в его «кольцевом» регистре сдвига, отличающееся тем, что в него введены второй панорамный объектив, второй фотоприемник, управляющие входы которого объединены с управляющими входами первого фотоприемника, а также третий панорамный объектив, первый оптический затвор, расположенный между вторым панорамным объективом и первой «кольцевой» мишенью второго фотоприемника, оптически связанные между собой третий панорамный объектив, второй оптический затвор и вторая «кольцевая» мишень второго фотоприемника, реализованная со стороны его подложки, второй сигнальный процессор, информационный вход которого подключен к выходу второго фотоприемника, вход служебных импульсов второго сигнального процессора объединен с соответствующим входом первого сигнального процессора, а выход управляющего сигнала второго сигнального процессора подключен ко второму входу управления блока «кольцевой» развертки фотоприемника; блок управления затворами, управляющий вход которого подключен к выходу кадровых синхроимпульсов блока «кольцевой» развертки фотоприемника, первый выход блока управления затворами подключен к управляющему входу первого оптического затвора, а второй выход блока управления затворами - к управляющему входу второго оптического затвора; а также мультиплексор, первый информационный вход которого подключен к выходу видеосигнала первого сигнального процессора, второй информационный вход мультиплексора - к выходу видеосигнала второго сигнального процессора, вход синхронизации мультиплексора - к соответствующему выходу блока «кольцевой» развертки фотоприемника, а выход мультиплексора - к информационному входу АЦП, причем в кристаллах обоих фотоприемников имеется разрез (сквозной шлиц), выполненный в радиальном направлении от воображаемого центра кольца к его внешней периферии, в расположение между БПЗН и первым элементом «кольцевого» регистра сдвига, при этом первый и второй фотоприемник при консольном соединении в шлиц под углом 90° образуют сенсорный блок телевизионной камеры, причем экспонирование первой и второй «кольцевых» мишеней второго фотоприемника осуществляется поочередно в течение интервала активной части кадра для каждой мишени, а в плату видео, расположенную на материнской плате сервера, дополнительно введены трехканальный демультиплексор, второй БПКП, вход которого подключен к выходу второго блока оперативной памяти на кадр, третий БПКП, вход которого подключен к выходу третьего блока оперативной памяти на кадр, а выходы второго и третьего БПКП - к выходу «сеть» сервера, причем для второго и третьего БПКП число «прямоугольных» кадров, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению (1).

2. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения по п. 1, отличающееся тем, что электроды зарядового переноса на мишени первого и второго фотоприемников, а также в их «кольцевом регистре сдвига выполнены с геометрической формой в виде части кругового кольца.

3. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения по п. 1, отличающееся тем, что в телевизионной камере кристалл первого и второго фотоприемников выполнен из арсенида галлия.

4. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения по п. 1, отличающееся тем, что первый оптический затвор выполнен в составе второго панорамного объектива, а второй оптический затвор - в составе третьего панорамного объектива.

5. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения по п. 1, отличающееся тем, что блок управления затворами выполнен в составе блока «кольцевой» развертки фотоприемника.

6. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения по п. 1, отличающееся тем, что первый сигнальный процессор и второй сигнальный процессор выполнены в составе двухканального сигнального процессора.