Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения с селективным масштабированием изображения (варианты) Российский патент 2023 года по МПК H04N7/18 

Предлагаемая группа изобретений относится к панорамному телевизионному наблюдению, которое выполняется 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. Телевизионная камера такой системы имеет два сенсора: «кольцевой» и «прямоугольный» (матричный) фотоприемники, - изготовленные по технологии комплементарных структур «металл-окисел-полупроводник» (КМОП). А на экране компьютерного монитора воспроизводится комбинированное изображение, которое по отношению к первоначально предъявляемому изображению состоит из априори выбранного участка с необходимым увеличением (масштабированием) и остальной его части с неизменным масштабом.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемым изобретениям, как по варианту 1, так и по варианту 2, следует считать устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения с селективным масштабированием изображения [1], содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, при этом в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая блок электрического вписывания изображения (БЭВИ), который осуществляет программным путем вставку «кольцевого» кадра телевизионной камеры в «прямоугольный» растр компьютерного монитора, причем в режиме 1 наблюдения панорамного сюжета полностью вход БЭВИ подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход БЭВИ - к выходу «сеть» сервера; в состав платы видео входит также блок преобразования «кольцевого» кадра в «прямоугольные» кадры (БПКП), который заменяет БЭВИ при переводе компьютерной системы в режим 2 последовательного обзора панорамного сюжета (отдельных его фрагментов), причем число «прямоугольных» кадров т, соответствующих одному текущему «кольцевому» кадру, удовлетворяет соотношению:

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

при этом в состав телевизионной камеры, формирующей «кольцевой» растр изображения, входят панорамный объектив и «кольцевой» фотоприемник (сенсор), который выполнен на кристалле, изготовленном по технологии КМОП, и содержит на мишени линейки светочувствительных элементов (пикселов), расположенных вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, причем число светочувствительных пикселов в каждой «кольцевой» строке мишени одинаково, а их площадь (Δ) от строки к строке различна, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии сенсора, причем мишень сенсора состоит из фотодиодных активных пикселов, каждый из которых имеет усилитель с коэффициентом усиления K_m, а также встроенный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), обеспечивающий передачу видеосигнала активного пиксела на свою «радиальную» шину видео, при этом все они в совокупности объединяют активные пикселы мишени в «радиальные» столбцы, причем управление АЦП для пикселов, расположенных вдоль каждой «кольцевой» строки сенсора, осуществляется при помощи отдельно взятой «кольцевой» строчной шины, общее количество которых определяет число строк в сенсоре, а количество «радиальных» шин видео - число пикселов в каждой строке сенсора; при этом на общем кристалле фотоприемника размещаются и блоки, выполняющие развертку и формирование выходного напряжения цифрового видеосигнала, а именно: «кольцевой» регистр кадровой развертки, осуществляющий выбор «кольцевой» строки; «кольцевой» коммутатор видеосигналов, содержащий коммутаторы видеосигнала для каждого «радиального» столбца, которые управляются с соответствующего выхода «кольцевого» мультиплексора строчной развертки и обеспечивают передачу видеосигнала на выходе каждой «радиальной» шины видео на «кольцевую» шину видео, выход которой является выходом «Видео» фотоприемника, а изменение коэффициента усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки сенсора обеспечивает одинаковую величину считывающей апертуры в пределах всего «кольцевого» растра изображения, телевизионная камера также содержит в своем составе матричный фотоприемник, установленный на блоке наведения, светоделитель, расположенный на выходе панорамного объектива, селектор синхроимпульсов, генератор электронной отметки «крест» и смеситель, выход которого является выходом «Видео 1» телевизионной камеры, при этом матричный фотоприемник, как и «кольцевой» сенсор, выполнен по технологии КМОП, с аналогичной организацией по методу «координатная адресация», причем число его «прямоугольных» строк равно числу «кольцевых» строк у «кольцевого» сенсора, а при одинаковой светочувствительной площади (Δ) всех активных пикселов мишени коэффициент усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «прямоугольной»» строки мишени матричного сенсора сохраняется постоянным и неизменным по величине, причем выход цифрового видеосигнала матричного фотоприемника является выходом «Видео 2» телевизионной камеры; светоделитель, воспринимающий на входе выходное оптическое изображение панорамного объектива и обеспечивающий формирование на первом выходе оптического изображения всего «кольцевого» кадра, проецируемого на мишень «кольцевого» фотоприемника, а на втором выходе - оптического изображения одного из фрагментов «кольцевого» кадра, проецируемого на мишень матричного фотоприемника, причем сам светоделитель содержит последовательно расположенные и оптически связанные полупрозрачное зеркало, коллективную линзу, отражающее зеркало и объектив, причем вход светоделителя оптически связан с входом полупрозрачного зеркала, первый выход светоделителя - с выходом его объектива, а второй выход светоделителя - с выходом полупрозрачного зеркала; блок наведения осуществляет плавное пространственное перемещение матричного фотоприемника в пределах круга в положение, отмечаемое на изображении в режиме наблюдения панорамного сюжета полностью электронной отметкой «крест», которая одновременно является геометрическим центром предлагаемого к рассмотрению отдельно взятого фрагмента «кольцевого» кадра, при этом управление блоком наведения телевизионной камеры выполняется по команде оператора системы с компьютера, системный блок которого является сервером компьютерной системы; первый информационный вход смесителя подключен к выходу «Видео» «кольцевого» фотоприемника, а второй информационный вход смесителя - к выходу сигнала генератора электронной отметки «крест», управляющий вход которого подключен к выходу датчика положения блока наведения, причем выход «Видео» «кольцевого» фотоприемника подключен к входу селектора синхроимпульсов, выход кадровых синхроимпульсов (КСИ) которого подключен к первому входу генератора электронной отметки «крест», выход строчных синхроимпульсов (ССИ) селектора синхроимпульсов - ко второму входу генератора электронной отметки; а выход смеси синхроимпульсов приемника (ССП) селектора синхроимпульсов - к входу внешней синхронизации матричного сенсора; причем коэффициент усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки «кольцевого» сенсора изменяется по соотношению:

где Δ₁ и Δ_m - соответственно светочувствительная площадь активного пиксела для первой и текущей строки «кольцевого» фотоприемника;

K₁ - коэффициент усиления активного пиксела первой строки «кольцевого» фотоприемника;

β - коэффициент, определяющий отношение освещенности сцены на втором выходе светоделителя к освещенности сцены на первом выходе светоделителя, вычисляемый по соотношению:

где D/ƒ - относительное отверстие объектива светоделителя;

τ₁ - коэффициент пропускания объектива светоделителя;

τ₂ - коэффициент пропускания коллективной линзы светоделителя, при этом плата видео, установленная в разъем расширения на материнской плате сервера, предназначена для ввода/вывода, как первого, так и второго цифровых видеосигналов («Видео 1» и «Видео 2» соответственно), формирования сигнала «окошко», выполнения коммутации видеосигналов «Видео 1» и «Видео 2» по сигналу «окошко» с формированием комбинированного изображения, выход которого является выходом видеосигнала телевизионной системы.

В прототипе [1] обеспечивается возможность визуального контроля выбираемых участков панорамного изображения в увеличенном масштабе одновременно с наблюдением панорамного сцены полностью по методу селективного масштабирования. При этом гарантируется повышенная степень интеграции телевизионной камеры за счет выполнения «кольцевого» и матричного сенсоров по технологии КМОП, позволяющей разместить на их кристаллах и необходимое электронное «обрамление каждого из фотоприемников.

Однако необходимо учитывать, что в прототипе [1] формат мишени «кольцевого» фотоприемника априори меньше оптического кадра панорамного объектива в соответствии с условием постановки задачи для разработчика телевизионной камеры данной системы. Отсюда вытекала и необходимость организации оптического светоделения в телевизионной камере путем введения в ее состав светоделителя.

Следует признать, что в прототипе [1] необходимая одинаковая чувствительность для каналов телевизионного наблюдения, осуществляемая при помощи «кольцевого» и матричного фотоприемников, соблюдается при выполнении условия, когда величина площади светочувствительного пиксела (Δ) матричного фотоприемника равна величине площади пиксела (Δ₁) первой строки «кольцевого» сенсора.

Поэтому недостаток прототипа - ограничение возможности использования в составе телевизионной камеры компьютерной системы «кольцевых» фотоприемников, не отвечающих этим требованиям, т.е. когда размеры их «кольцевой» мишени совпадают с размерами оптического кадра панорамного объектива, причем величина площади (Δ₁) первой строки «кольцевого» сенсора не равна, а более величины площади (Δ) матричного фотоприемника.

Задачей изобретения является расширение номенклатуры применяемой комплектации в составе телевизионной камеры системы путем использования в качестве «кольцевых» фотоприемников таких сенсоров, которые имеют формат «кольцевой» мишени равный формату кадра панорамного объектива, а величина площади пиксела (Δ₁) первой строки «кольцевого» сенсора превышает величину площади пиксела (Δ) матричного сенсора.

Поставленная в заявляемом устройстве компьютерной системы по варианту 1 решается тем, что, как и в устройстве прототипа [1], которое содержит последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, при этом в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая блок электрического вписывания изображения (БЭВИ), который осуществляет программным путем вставку «кольцевого» кадра телевизионной камеры в «прямоугольный» растр компьютерного монитора, причем в режиме наблюдения панорамного сюжета полностью вход БЭВИ подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход БЭВИ - к выходу «сеть» сервера; при этом в состав телевизионной камеры входит панорамный объектив, «кольцевой» фотоприемник, выполненный в виде кругового кольца; «прямоугольный» (матричный) фотоприемник, установленный на блоке наведения телевизионной камеры, который осуществляет его плавное пространственное перемещение в пределах круга, а управление блоком наведения выполняется по команде оператора с компьютера, системный блок которого является сервером компьютерной системы, при этом телевизионная камера содержит в своем составе селектор синхроимпульсов, генератор электронной отметки «крест» и смеситель, выход которого является выходом «Видео 1» телевизионной камеры; при этом «кольцевой» фотоприемник выполнен на кристалле, изготовленном по технологии КМОП и содержит на мишени линейки светочувствительных пикселов, расположенных вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, причем число светочувствительных пикселов в каждой «кольцевой» строке мишени одинаково, а их площадь (Δ) от строки к строке различна, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии сенсора, причем мишень сенсора состоит из фотодиодных активных пикселов, каждый из которых имеет усилитель с коэффициентом усиления K_m, а также встроенный АЦП, обеспечивающий передачу видеосигнала активного пиксела на свою «радиальную» шину видео, при этом все они в совокупности объединяют активные пикселы мишени в «радиальные» столбцы, причем управление АЦП для пикселов, расположенных вдоль каждой «кольцевой» строки сенсора, осуществляется при помощи отдельно взятой «кольцевой» строчной шины, общее количество которых определяет число строк в сенсоре, а количество «радиальных» шин видео - число пикселов в каждой строке сенсора; при этом на общем кристалле фотоприемника размещаются и блоки, выполняющие развертку и формирование выходного напряжения цифрового видеосигнала, а именно: «кольцевой» регистр кадровой развертки, осуществляющий выбор «кольцевой» строки; «кольцевой» коммутатор видеосигналов, содержащий коммутаторы видеосигнала для каждого «радиального» столбца, которые управляются с соответствующего выхода «кольцевого» мультиплексора строчной развертки и обеспечивают передачу видеосигнала на выходе каждой «радиальной» шины видео на «кольцевую» шину видео, выход которой является выходом «Видео» фотоприемника, а изменение коэффициента усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки сенсора обеспечивает одинаковую величину считывающей апертуры в пределах всего «кольцевого» растра изображения; при этом матричный фотоприемник, как и «кольцевой» сенсор, выполнен по технологии КМОП, с аналогичной организацией по методу «координатная адресация», причем число его «прямоугольных» строк равно числу «кольцевых» строк у «кольцевого» сенсора, а при одинаковой светочувствительной площади (Δ) всех активных пикселов мишени коэффициент усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «прямоугольной»» строки мишени матричного сенсора сохраняется постоянным и неизменным по величине, причем выход цифрового видеосигнала матричного фотоприемника является выходом «Видео 2» телевизионной камеры; первый информационный вход смесителя подключен к выходу «Видео» «кольцевого» фотоприемника, а второй информационный вход смесителя - к выходу сигнала генератора электронной отметки «крест», управляющий вход которого подключен к выходу датчика положения блока наведения, причем выход «Видео» «кольцевого» фотоприемника подключен к входу селектора синхроимпульсов, выход КСИ которого подключен к первому входу генератора электронной отметки «крест», выход ССИ селектора синхроимпульсов - ко второму входу генератора электронной отметки; а выход ССП селектора синхроимпульсов - к входу внешней синхронизации матричного сенсора; при этом плата видео, установленная в разъем расширения на материнской плате сервера, предназначена для ввода/вывода цифровых видеосигналов «Видео 1» и «Видео 2» соответственно, формирования сигнала «окошко», выполнения коммутации видеосигналов «Видео 1» и «Видео 2» по сигналу «окошко» с формированием комбинированного изображения, выход которого является выходом видеосигнала телевизионной системы, а по сравнению с прототипом [1], в состав телевизионной камеры введена электромеханическая турель с поворотом на два положения, управляемая по команде с компьютера оператора системы, при этом на турели на регулируемом по высоте фланце расположен «кольцевой» фотоприемник и с разнесением на 180° - блок наведения, на котором установлен на регулируемом по высоте фланце матричный фотоприемник, причем в первом положении турели оптическое изображение панорамного объектива проецируется на мишень «кольцевого фотоприемника, а во втором положении турели фрагмент оптического кадра панорамного объектива проецируется на мишень матричного фотоприемника, при этом коэффициент усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки «кольцевого» сенсора изменяется по соотношению:

а для выравнивания чувствительностей «кольцевого» и матричного каналов должна быть увеличена в Δ₁/Δ раз величина номинального коэффициента K_m активного пиксела матричного сенсора.

Поставленная задача решается и тем, что в заявляемом устройстве компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения с селективным масштабированием изображения по варианту 2, которое содержит последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, при этом в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая БЭВИ, который осуществляет программным путем вставку «кольцевого» кадра телевизионной камеры в «прямоугольный» растр компьютерного монитора, причем в режиме наблюдения панорамного сюжета полностью вход БЭВИ подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход БЭВИ - к выходу «сеть» сервера; согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая БЭВИ, который осуществляет программным путем вставку «кольцевого» кадра телевизионной камеры в «прямоугольный» растр компьютерного монитора, причем в режиме наблюдения панорамного сюжета полностью вход БЭВИ подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход БЭВИ - к выходу «сеть» сервера; при этом в состав телевизионной камеры входит панорамный объектив, «кольцевой» фотоприемник, выполненный в виде кругового кольца, «прямоугольный» (матричный) фотоприемник, установленный на блоке наведения телевизионной камеры, который осуществляет его плавное пространственное перемещение в пределах круга, а управление блоком наведения выполняется по команде оператора с компьютера, системный блок которого является сервером компьютерной системы, при этом телевизионная камера содержит в своем составе селектор синхроимпульсов, генератор электронной отметки «крест» и смеситель, при этом «кольцевой» фотоприемник выполнен на кристалле, изготовленном по технологии КМОП и содержит на мишени линейки светочувствительных пикселов, расположенных вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, причем число светочувствительных пикселов в каждой «кольцевой» строке мишени одинаково, а их площадь (Δ) от строки к строке различна, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии сенсора, причем мишень сенсора состоит из фотодиодных активных пикселов, каждый из которых имеет усилитель с коэффициентом усиления K_m, а также встроенный АЦП, обеспечивающий передачу видеосигнала активного пиксела на свою «радиальную» шину видео, при этом все они в совокупности объединяют активные пикселы мишени в «радиальные» столбцы, причем управление АЦП для пикселов, расположенных вдоль каждой «кольцевой» строки сенсора, осуществляется при помощи отдельно взятой «кольцевой» строчной шины, общее количество которых определяет число строк в сенсоре, а количество «радиальных» шин видео - число пикселов в каждой строке сенсора; при этом на общем кристалле фотоприемника размещаются и блоки, выполняющие развертку и формирование выходного напряжения цифрового видеосигнала, а именно: «кольцевой» регистр кадровой развертки, осуществляющий выбор «кольцевой» строки; «кольцевой» коммутатор видеосигналов, содержащий коммутаторы видеосигнала для каждого «радиального» столбца, которые управляются с соответствующего выхода «кольцевого» мультиплексора строчной развертки и обеспечивают передачу видеосигнала на выходе каждой «радиальной» шины видео на «кольцевую» шину видео, выход которой является выходом «Видео» фотоприемника, а изменение коэффициента усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки сенсора обеспечивает одинаковую величину считывающей апертуры в пределах всего «кольцевого» растра изображения; при этом матричный фотоприемник, как и «кольцевой» сенсор, выполнен по технологии КМОП, с аналогичной организацией по методу «координатная адресация», причем число его «прямоугольных» строк равно числу «кольцевых» строк у «кольцевого» сенсора, а при одинаковой светочувствительной площади (Δ) всех активных пикселов мишени коэффициент усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «прямоугольной»» строки мишени матричного сенсора сохраняется постоянным и неизменным по величине; первый информационный вход смесителя подключен к выходу «Видео» «кольцевого» фотоприемника, а второй информационный вход смесителя - к выходу сигнала генератора электронной отметки «крест», управляющий вход которого подключен к выходу датчика положения блока наведения, причем выход «Видео» «кольцевого» фотоприемника подключен к входу селектора синхроимпульсов, выход КСИ которого подключен к первому входу генератора электронной отметки «крест», выход ССИ селектора синхроимпульсов - ко второму входу генератора электронной отметки; а выход ССП селектора синхроимпульсов - к входу внешней синхронизации матричного сенсора; при этом плата видео, установленная в разъем расширения на материнской плате сервера, предназначена для ввода/вывода цифрового видеосигнала «Видео» телевизионной камеры, формирования сигнала «окошко», выполнения коммутации видеосигнала «Видео» по сигналу «окошко» с формированием комбинированного изображения, выход которого является выходом видеосигнала телевизионной системы, а по сравнению с прототипом [1], в состав телевизионной камеры введена электромеханическая турель с поворотом на два положения, управляемая по команде с компьютера оператора системы, при этом на турели на регулируемом по высоте фланце расположен «кольцевой» фотоприемник и с разнесением на 180° - блок наведения, на котором установлен на регулируемом по высоте фланце матричный фотоприемник, причем в первом положении турели оптическое изображение панорамного объектива проецируется на мишень «кольцевого фотоприемника, а во втором положении турели фрагмент оптического кадра панорамного объектива проецируется на мишень матричного фотоприемника, при этом коэффициент усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки «кольцевого» сенсора изменяется по соотношению (3), а для выравнивания чувствительностей «кольцевого» и матричного каналов должна быть увеличена в Δ₁/Δ раз величина номинального коэффициента K_m активного пиксела матричного сенсора, причем дополнительно в состав телевизионной камеры введен мультиплексор, первый информационный вход которого подключен к выходу смесителя, второй информационный вход мультиплексора - к выходу «Видео» матричного фотоприемника, управляющий вход мультиплексора - к выходу КСИ селектора синхроимпульсов, а выход мультиплексора является выходом сигнала изображения «Видео» телевизионной камеры, передаваемого на сервер по единственной линии связи, при этом плата видео сервера выполняет дополнительно демультиплексирование входного мультиплексного сигнала изображения «видео» на два канала с последующей записью видеосигнала «Видео 1» и видеосигнала «Видео 2» соответственно в первый и второй блоки оперативной памяти на кадр.

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

Важно отметить следующее. Светочувствительная площадь пикселов мишени «кольцевого» фотоприемника, как и для прототипа [1], от строки к строке различна. Это вызывается необходимостью для «кольцевого» сенсора, имеющего одинаковое число пикселов в каждой строке, выравнивания разрешающей способности в пределах кадра путем обеспечения одинаковой величины технологического (производственного) зазора между светочувствительными элементами.

Но в заявляемом решении телевизионной камеры для обоих вариантов заявляемого устройства компьютерной системы, в отличие от прототипа [1], в качестве «кольцевого» фотоприемника может быть применен сенсор, у которого площадь мишени совпадает с размерами площади оптического кадра панорамного объектива, а величина показателя Δ₁ «кольцевого» сенсора больше показателя Δ матричного датчика.

В данном решении обеспечено и необходимое выравнивание чувствительности обоих каналов телевизионного наблюдения, использующих такие сенсоры.

Поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.

На фиг. 1а приведена структурная схема заявляемого устройства компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения с селективным масштабированием по варианту 1 и на этом же чертеже - структурная схема телевизионной камеры в ее составе; на фиг. 1б изображена структурная схем заявляемого устройства компьютерной системы по варианту 2, где показана и структурная схема ее телевизионной камеры; на фиг. 2 приведена схемотехническая организация «кольцевого» фотоприемника; на фиг. 3 - подробности этой организации применительно к отдельно взятому «радиальному» столбцу; на фиг. 4 представлено размещение «кольцевого» и матричного фотоприемников на поворотной турели, штриховкой на этом чертеже показаны котировочные фланцы, которые раздельно регулируются по высоте, обеспечивая точную настройку заднего отрезка объектива (заднего фокуса) для каждого из фотоприемников; на фиг. 5 - иллюстрация возможных положений мишени матричного фотоприемника на платформе блока наведения; на фиг. 6 - иллюстрация выполнения задачи по электрическому вписыванию изображения «кольцевого» кадра в прямоугольный растр компьютерного монитора; на фиг. 7 - иллюстрация формирования комбинированного изображения на экране компьютерного монитора; на фиг. 8 - пример выполнения электрической схемы блока наведения; на фиг. 9, по данным [2], представлена фотография изображения, полученного при помощи отечественного панорамного зеркально-линзового объектива.

Заявляемое устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения для обоих вариантов ее исполнения, см. соответственно фиг. 1а и фиг. 1б, содержит последовательно соединенные телевизионную камеру 1 и сервер 2 (с установленной в нем платой видео), который является узлом локальной вычислительной сети, с возможностью подключения двух или более персональных компьютеров в позиции 3.

В качестве сервера 2 использован системный блок компьютера 4 оператора системы.

Телевизионная камера 1 для устройства компьютерной системы по варианту 1, см. фиг. 1а, содержит в своем составе панорамный объектив 1-1, «кольцевой» фотоприемник 1-2, турель 1-3, матричный фотоприемник 1-4, блок наведения 1-5, смеситель 1-6, генератор 1-7 электронной отметки «крест» и селектор синхроимпульсов 1-8. Выход смесителя 1-6 является выходом «Видео 1» телевизионной камеры.

По линии связи команда управления телевизионной камерой с компьютера 4 оператора системы поступает на турель 1-3, вторая команда - на блок наведения 1-5. Первый информационный вход блока 1-6 подключен к выходу «Видео» «кольцевого» фотоприемника 1-2, второй информационный вход блока 1-6 - к выходу генератора 1-7 электронной отметки «крест». На управляющий вход генератора 1-7 подается сигнал с датчика положения блока наведения 1-5. Выход «Видео» «кольцевого» фотоприемника 1-2 подключен также к входу селектора 1-8 синхроимпульсов, выход КСИ которого подключен к первому входу генератора 1-7, выход ССИ - ко второму входу генератора 1-7, а выход ССП - к входу внешней синхронизации матричного фотоприемника 1-4. Выход «Видео» матричного фотоприемника 1-4 является выходом «Видео 2» телевизионной камеры.

Телевизионная камера 1 для устройства компьютерной системы по варианту 2, см. фиг. 2, сохраняет все блоки и связи между ними, предусмотренные в предыдущей камере, но отличается от нее введением в ее состав мультиплексора 1-9.

Мультиплексор 1-9 предназначен для синхронизации двух входных цифровых видеосигналов и объединения их на единственную линию связи путем разделения составляющих сигналов по времени. Первый информационный вход мультиплексора 1-9 подключен к выходу смесителя 1-6, второй информационный вход мультиплексора 1-9 - к выходу «Видео» матричного фотоприемника 1-4, управляющий вход мультиплексора 1-9 - к выходу КСИ селектора 1-8 синхроимпульсов, а выход мультиплексора 1-9 является единственным выходом «Видео» телевизионной камеры 1.

Как и в прототипе [1], плата видео в сервере 2 выполняет программным путем электрическое вписывание изображения «кольцевого» кадра из оперативной памяти в «прямоугольный» растр компьютерного монитора.

Следует отметить, что в компьютерной программе применительно к операции по реализации электрического вписывания «кольцевого» кадра в «прямоугольный» растр монитора должно быть реализовано соблюдение последовательности передачи телевизионных строк.

При условии размещения вписываемого кадра в центральной части экрана монитора выполнение этой задачи представлено на фиг. 7.

Продемонстрируем заложенный в эту программы алгоритм, используя растровое положение точечных изображений от двух пикселов «А» и «В» для «кольцевого» фотоприемника 1-2.

Пусть, как показано на фиг. 2, пиксел «А» считывается первым в первой «кольцевой» строке сенсора, а пиксел «В» - точно посередине этой строки.

Тогда в «прямоугольном» растре компьютерного монитора (см. фиг. 6) изображение от пиксела «А» будет занимать положение центрального элемента его первой строки, а изображение от пиксела «В» - положение центрального элемента его последней строки.

В заявляемом решении компьютерной системы предусмотрена возможность мониторинга фрагментов «кольцевого» кадра при помощи матричного фотоприемника.

Панорамный объектив 1-1 телевизионных камер, как и в прототипе [1], предназначен для формирования оптического изображения кругового обзора (кольцевого изображения). В качестве технического решения для панорамного объектива 1-1, совпадающим с аналогичным решением для прототипа, может быть предложен панорамный зеркально-линзовый объектив, конструкция которого запатентована в России отечественными специалистами [2].

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, см. фиг. 9, подтверждает целесообразность выбора формы фотоприемника 1-2 в пользу кругового кольца.

«Кольцевой» фотоприемник 1-2 телевизионных камер (см. фиг. 2) выполнен по технологии КМОП и содержит на общем кристалле «кольцевую» фотоприемную область (мишень) 1-2-1, «кольцевой» регистр 1-2-2 кадровой развертки, «кольцевой» коммутатор 1-2-3 видеосигналов и «кольцевой» мультиплексор 1-2-4.

Как показано на фиг. 2, активные пикселы на мишени фотоприемника объединены в столбцы, которые расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца.

Каждый активный пиксел мишени (см. фиг. 4) имеет в своем составе светочувствительную область (площадь) 1-2-1-1, усилитель 1-2-1-2 с коэффициентом усиления K_m для каждой текущей «кольцевой» строки и АЦП 1-2-1-3.

«Кольцевой» коммутатор 1-2-3 видеосигналов состоит из отдельных коммутаторов 1-2-3-1 видеосигнала, число которых соответствует числу активных пикселов в строке, объединенных «кольцевой» шиной видео 1-2-3-2.

Отметим, что показанная на фиг. 2 форма светочувствительной площади пиксела в виде прямоугольника, а на фиг. 3 - латинской буквы L, - являются условными. На практике электроды зарядового накопления активных пикселов мишени сенсора, совпадающие с площадью их светочувствительной площади, могут быть выполнены совершенно иначе, например, с геометрической формой в виде части кругового кольца.

Управление АЦП 1-2-1-3 пиксела, как и всех остальных пикселов мишени, осуществляется с управляющего входа «кольцевого» мультиплексора 1-2-3. передающей сигнал управления с соответствующего выхода «кольцевого» регистра 1-2-2 кадровой развертки.

Видеосигнал с выхода каждого АЦП 1-2-1-3 для каждого активного пиксела отдельного взятого «радиального» столбца передается на «радиальную» шину видео 1-2-1-5. Далее при помощи «своего» ключевого МОП-транзистора коммутатора 1-2-3-1, управляемого с одного из выходов мультиплексора 1-2-4, цифровой видеосигнал текущего пиксела передается на «кольцевую» шину видео 1-2-3-2, а затем транслируется по ней на выход «кольцевого» фотоприемника.

Отметим, что на фиг. 2 пунктирные стрелки показывают управление «кольцевыми» строчными шинами 1-2-1-4 фотоприемника со стороны «кольцевого» регистра 1-2-2 кадровой развертки. То, что здесь, как и на фиг. 3, изображены лишь четыре строчные шины является условностью чертежа. На самом деле число шин 1-2-1-4 соответствует показателю действительного числа «кольцевых» строк в заявляемом сенсоре.

Поясним дополнительно на фиг. 2 и другое. Стрелки с непрерывными линиями отмечают передачу сигнала изображения в сенсоре по «радиальным» шинам видео 1-2-1-5 в направлении к «кольцевому» коммутатору 1-2-3 видеосигналов.

В результате в «кольцевом» растре последовательно один за другим для каждого пиксела отдельно взятой «кольцевой» строки и последовательно строка за строкой для мишени в целом формируется в цифровом виде напряжение выходного видеосигнала фотоприемника.

Как и в прототипе [1], благодаря принятой для изготовления предлагаемого «кольцевого» сенсора видеосигнала технологии КМОП, обеспечивается возможность интегрировать на один общий кристалл не только фотоприемник с АЦП для каждого активного пиксела, но и блоки цифровой развертки телевизионной камеры. Реализация такого решения обеспечивает существенное снижение общего энергопотребления телевизионной камеры.

Матричный фотоприемник 1-4 телевизионных камер, выполненный также по технологии КМОП, сохраняет все признаки прибора, реализованного по методу «координатная адресация» американскими специалистами в «нулевые» двухтысячные годы. Об этом сообщалось и подробно комментировалось в отечественной монографии [3, с. 67, рис. 1.21].

В той же работе [3, с. 65] отмечалось, что применение активного усилителя в пикселе позволяет осуществить в таком сенсоре режим зарядового, т.е. докоммутационного усиления видеосигнала, добиваясь величины эквивалентного преобразования «свет - сигнал» до 250 мкВ/е.

Именно этот результат явился решающей предпосылкой заявляемого решения, т.к. его можно распространить и на «кольцевой» сенсор, работающий совместно (параллельно) с матричным фотоприемником.

Очевидно, что по этой технологии на кристалле матричного фотоприемника 1-4 также реализуется задача по формированию цифрового видеосигнала «прямоугольного» растра с пониженным энергопотреблением.

К этому необходимо добавить, что «кольцевой» фотоприемник 1-3 и матричный фотоприемник 1-4 могут формировать телевизионный сигнал как монохромного (черно-белого), так и цветного изображения.

Устройство «кольцевого» фотоприемника цветного изображения было предложено в патенте РФ [4]. Отметим, что обязательный в этом решении инфракрасный светофильтр (ИК-фильтр), обеспечивающий согласование фотоприемника со спектральной чувствительностью человеческого глаза, может быть выполнен в составе панорамного объектива или интегрирован непосредственно в «кольцевой» сенсор.

Как и в прототипе [1], в заявляемом решении блок наведения 1-5 осуществляет плавное круговое пространственное перемещение мишени матричного фотоприемника 1-4 по проекции «кольцевого» изображения панорамной сцены, но здесь, - когда турель 1-3 занимает новое положение.

Электрическая схема блока 1-5 может быть реализована на базе технического решения, которое ранее было использовано в описании к патенту РФ для прототипа [1].

Рассмотрим работу блока 1-5 (см. фиг.8), электрическая схема которого выполнена на двух оптронах HSSR, обозначенных как VT1 и VT2.

Изделие HSSR-7111 согласно [5] - однополюсный нормально разомкнутый оптрон с выходным каскадом на мощных МОП-транзисторах, имеет очень малое сопротивление во включенном состоянии и работает в точности как полупроводниковое реле. Будем считать, что управление наведением осуществляется командами в соответствии с табл Л.

Отметим, что подаваемые в телевизионную камеру с компьютера по двухпроводной линии связи сигналы управления блоком 1-5 наведения являются постоянными напряжениями положительной или отрицательной полярности.

Величина этих напряжений (5... 12) вольт отсчитывается относительно провода «общий». При отсутствии команд управления данные напряжения тоже отсутствуют. Поэтому оптроны VT1 и VT2 разомкнуты, а электродвигатель М обесточен.

Пусть по линии связи на блок 1-5 наведения поступает команда «Управление поворотом» - «Вперед». Тогда оптрон VT2 замыкается, а электродвигатель M подключается к источнику переменного напряжения ~U и начинает вращаться. Если взамен этой команды поступит команда «Управление поворотом» - «Назад», то замкнется оптрон VT1, а электродвигатель M будет вращаться в другом направлении.

Концевые выключатели SF1 и SF2 обеспечивают границы позиционирования в пределах одного кругового оборота матричного фотоприемника 1-5.

Датчик положения выполнен на базе переменного резистора RP_n, имеющего линейную зависимость изменения сопротивления от угла поворота, а постоянный резистор R_n^* служит для реализации настроечной работы по точному позиционированию. Движок резистора RP_n кинематически (через редуктор) связан с двигателем М.

Отметим, что сигнал датчика положения (напряжение U_n с потенциометра RP_n), подается на управляющий вход генератора 1-7 электронной отметки «крест», обеспечивая перемещение маркера на «кольцевом» изображении в соответствии с командами, поступающими с блока наведения 1-5.

Управление поворотом турели 1-3 можно выполнить по этой же схеме (см. фиг. 8), при этом концевые выключатели SF1 и SF2 будут обеспечивать точное позиционирование каждого из двух фотоприемников относительно оптического кадра панорамного объектива 1-1. Команды управления турелью 1-3 в этом случае совершенно аналогичны тем, которые приведены в табл. 1.

Все сигнальные операции и управляющие команды выполняются в соответствии с прикладной компьютерной программой, которая является неотъемлемой частью разработки данной телевизионной системы.

Характеристика сигналов управления, сопутствующих команде «Выбор режима видео», представлена в табл. 2.

Очевидно, что подача всех сигналов управления осуществляется с клавиатуры компьютера 4 и/или помощи ее компьютерной мыши.

Добавим, что команда «Выбор режима видео» распространяется в пределах компьютера, а поэтому является командой внутреннего пользования. Команда «Управление наведением» - внешняя команда, т.к. она предназначена для управления работой телевизионной камеры.

Необходимо отметить, что сигнал «окошко» может определять всю растровую зону выбираемого фрагмента изображения или быть ее меньше, но геометрические центры этих областей всегда совпадают.

Заявляемое устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения с селективным масштабированием изображения по варианту 1 работает следующим образом.

Как и в прототипе [1], предполагается, что телевизионная камера 1 установлена в фиксированное положение, например при помощи фотоштатива (на фиг. 1 он не показан).

При ее включении компьютерной системы она начинает действовать по умолчанию в режиме 1, а в компьютере 4 формируется сигнал логической «1» для команды «Выбор режима видео» - «Кольцевое» изображение и выбор интересующего в нем фрагмента».

Поэтому на плате видео компьютера 4 выполняется цифровое микширование сигнала «видео 1» с сигналом электронной отметки «крест», а в результате коммутации этих сигналов именно сигнал «Видео 1» с «наложенной» на него отметкой «крест» воспроизводится на экране компьютерного монитора.

Напомним, что «кольцевое» положение электронной отметки «крест» в пределах растра фотоприемника 1-2 определяется в зависимости от положения движка потенциометра RP_n, установленного в блоке наведения 1-5.

«Крест» отмечает на изображении зону повышенного интереса оператора, а он, подавая с компьютера 4 в телекамеру 1 команду «Управление поворотом» - «Вперед», «Назад», может дистанционно установить эту отметку в пределах ее полного кругового перемещения.

Здесь также должно быть учтено, что наша электронная отметка «крест» при наведении на выбранный объект априори располагается точно в середине «кольцевого» изображения по его ширине (см.фиг.7, слева).

Одновременно матричный фотоприемник 1-4 формирует видеосигнал оптически увеличенного изображения выбранного объекта, которое является базовым при создании необходимого изображения «окошка».

По выходу «Видео 1» сформированный цифровой телевизионный сигнал (ЦТС) по интерфейсу (например, USB 2,0) по линии связи передается на сервер 2, где выполняется запись видеоинформации в блок оперативной памяти на кадр.

Далее по команде оператора турель 1-3 устанавливается в новое положение, а телевизионная система - переводится в режим 2 работы.

В результате оператор может контролировать комбинированное изображение, которое формируется «кольцевым» фотоприемником 1-2 и одновременно матричным сенсором 1-4 при его текущем местоположении.

Отметим, что видеосигнал сенсора 1-4 в цифровом виде по интерфейсу транслируется из телевизионной камеры 1 (по выходу «Видео 2) в сервер 2, но по другому кабелю линии связи.

Для того, чтобы коммутация режимов работы системы происходила без внесения искажений в наблюдаемые изображения, фотоприемники телевизионной камеры работают в режиме Genlock, который обеспечивается путем подачи на вход внешней синхронизации матричного сенсора 1-4 сигнала синхронизации приемника (ССП) от «кольцевого» сенсора 1-2.

Отметим, что в плате видео сервера 2 изображение комбинированного изображения целесообразно выводить на центральную часть экрана компьютерного монитора.

В нем изображение «окошка» (см. фиг.7, справа) занимает центральное положение внутри свободной зоны «кольцевого» изображения.

Эта рекомендация диктуется созданием необходимых эргономических условий для работы оператора компьютера 4 и пользователей компьютеров 3.

Наличие же свободной зоны в центральной части кольцевого изображения (см. фиг. 9) является важной для этого предпосылкой.

Селективное масштабирование изображения в заявляемом решении обеспечивает не только увеличение геометрических размеров выбранного фрагмента панорамного телевизионного изображения, но и выигрыш в его разрешающей способности.

Если число светочувствительных пикселов в строке матричного фотоприемника 1-4 равно числу пикселов для «кольцевой» строки сенсора 1-2, получаемый выигрыш в разрешающей способности (четкости) этого фрагмента панорамного изображения, по сравнению с прототипом [1], составит т раз согласно соотношению (1).

Благодаря выравниванию в телевизионной камере чувствительностей «кольцевого» и матричного фотоприемников, этот выигрыш достигается без потерь отношения сигнал/шум наблюдаемого изображения.

После завершения записи этого изображения в дополнительный (второй) блок памяти сервера 2 оно также становится доступным для всех пользователей компьютеров 3.

Необходимо отметить, что, как и в прототипе [1], так и в заявляемом решении устройства компьютерной системы по варианту 1, см фиг. 1а, линия связи телевизионной камеры 1 с сервером 2 содержит два кабеля цифрового видеосигнала («Видео 1» и «Видео 2»), что экономически является достаточно затратным условием.

Этот недостаток устраняется в заявляемом решении устройства компьютерной системы по варианту 2, см. фиг. 1б, в котором обеспечивается наличие одного (единственного) кабеля по видеосигналу, а, следовательно, и дополнительный технический результат - упрощение линии связи.

Эти изменения включают введение в состав телевизионной камеры 1 дополнительно мультиплексора 1-9, а также дополнительные функции, выполняемые платой видео сервера 2.

Это означает, что плата видео сервера 2 должна осуществлять демультиплексирование входного мультиплексного сигнала изображения «Видео» на два канала с последующей записью видеосигнала «Видео 1 и видеосигнала «Видео 2» соответственно в первый и второй блоки оперативной памяти на кадр.

В настоящее время все блоки заявляемого решения устройства компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения с селективным масштабирование изображения для двух предлагаемых вариантов освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью.

Поэтому следует считать предлагаемую группу изобретений соответствующей требованию о промышленной применимости.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ №2727920. МПК H04N 7/00. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения с селективным масштабированием изображения. / В.М. Смелков // Б.И. - 2020. - №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. Березин В.В., Умбиталиев А.А., Фахми Ш.С., Цыцулин А.К. и Шипилов Н.Н. Твердотельная революция в телевидении: Телевизионные системы на основе приборов с зарядовой связью, систем на кристалле и видеосистем на кристалле. Под ред. А.А. Умбиталиева и А.К. Цыцулина. - М.: «Радио и связь», 2006.

4. Патент РФ №2710779. МПК H04N 5/374. Устройство «кольцевого» фотоприемника цветного изображения для панорамного телевизионно-компьютерного наблюдения. / В.М. Смелков // Б.И. - 2019 - №2.

5. www.avagotech.com.

Группа изобретений относится к панорамному телевизионному наблюдению, которое выполняется 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 обеспечение возможности использования в составе телевизионной камеры системы «кольцевых»» сенсоров, имеющих формат «кольцевой» мишени, равный формату кадра панорамного объектива, при условии, что величина их площади Δ₁ превышает величину площади Δ матричного сенсора. Результат достигается тем, что «кольцевой» и «прямоугольный» (матричный) фотоприемники изготовлены по технологии комплементарных структур «металл-окисел-полупроводник» (КМОП) и расположены на электромеханической турели с поворотом на два положения, при этом «кольцевой» фотоприемник расположен на турели на регулируемом по высоте фланце и с разнесением на 180° - блок наведения, на котором установлен на регулируемом по высоте фланце матричный фотоприемник, причем в первом положении турели оптическое изображение панорамного объектива проецируется на мишень «кольцевого» фотоприемника, а во втором положении турели фрагмент оптического кадра панорамного объектива проецируется на мишень матричного фотоприемника, при этом коэффициент усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки «кольцевого» сенсора изменяется по соотношению:

а для выравнивания чувствительностей «кольцевого» и матричного каналов должна быть увеличена в Δ₁/Δ раз величина номинального коэффициента K_m активного пиксела матричного сенсора. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 табл.

1. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения с селективным масштабированием изображения, содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, при этом в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая блок электрического вписывания изображения (БЭВИ), который осуществляет программным путем вставку «кольцевого» кадра телевизионной камеры в «прямоугольный» растр компьютерного монитора, причем в режиме наблюдения панорамного сюжета полностью вход БЭВИ подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход БЭВИ - к выходу «сеть» сервера; при этом в состав телевизионной камеры входит панорамный объектив, «кольцевой» фотоприемник, выполненный в виде кругового кольца; «прямоугольный» (матричный) фотоприемник, установленный на блоке наведения телевизионной камеры, который осуществляет его плавное пространственное перемещение в пределах круга, а управление блоком наведения выполняется по команде оператора с компьютера, системный блок которого является сервером компьютерной системы, при этом телевизионная камера содержит в своем составе селектор синхроимпульсов, генератор электронной отметки «крест» и смеситель, выход которого является выходом «Видео 1» телевизионной камеры; при этом «кольцевой» фотоприемник выполнен на кристалле, изготовленном по технологии комплементарных структур «металл-окисел-полупроводник» (КМОП) и содержит на мишени линейки светочувствительных пикселов, расположенных вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, причем число светочувствительных пикселов в каждой «кольцевой» строке мишени одинаково, а их площадь (Δ) от строки к строке различна, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии сенсора, причем мишень сенсора состоит из фотодиодных активных пикселов, каждый из которых имеет усилитель с коэффициентом усиления K_m, а также аналого-цифровой преобразователь (АЦП), обеспечивающий передачу видеосигнала активного пиксела на свою «радиальную» шину видео, при этом все они в совокупности объединяют активные пикселы мишени в «радиальные» столбцы, причем управление АЦП для пикселов, расположенных вдоль каждой «кольцевой» строки сенсора, осуществляется при помощи отдельно взятой «кольцевой» строчной шины, общее количество которых определяет число строк в сенсоре, а количество «радиальных» шин видео - число пикселов в каждой строке сенсора; при этом на общем кристалле фотоприемника размещаются и блоки, выполняющие развертку и формирование выходного напряжения цифрового видеосигнала, а именно: «кольцевой» регистр кадровой развертки, осуществляющий выбор «кольцевой» строки; «кольцевой» коммутатор видеосигналов, содержащий коммутаторы видеосигнала для каждого «радиального» столбца, которые управляются с соответствующего выхода «кольцевого» мультиплексора строчной развертки и обеспечивают передачу видеосигнала на выходе каждой «радиальной» шины видео на «кольцевую» шину видео, выход которой является выходом «Видео» фотоприемника, а изменение коэффициента усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки сенсора обеспечивает одинаковую величину считывающей апертуры в пределах всего «кольцевого» растра изображения; при этом матричный фотоприемник, как и «кольцевой» сенсор, выполнен по технологии КМОП, с аналогичной организацией по методу «координатная адресация», причем число его «прямоугольных» строк равно числу «кольцевых» строк у «кольцевого» сенсора, а при одинаковой светочувствительной площади (Δ) всех активных пикселов мишени коэффициент усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «прямоугольной»» строки мишени матричного сенсора сохраняется постоянным и неизменным по величине, причем выход цифрового видеосигнала матричного фотоприемника является выходом «Видео 2» телевизионной камеры; первый информационный вход смесителя подключен к выходу «Видео» «кольцевого» фотоприемника, а второй информационный вход смесителя - к выходу сигнала генератора электронной отметки «крест», управляющий вход которого подключен к выходу датчика положения блока наведения, причем выход «Видео» «кольцевого» фотоприемника подключен к входу селектора синхроимпульсов, выход КСИ которого подключен к первому входу генератора электронной отметки «крест», выход ССИ селектора синхроимпульсов - к второму входу генератора электронной отметки; а выход ССП селектора синхроимпульсов - к входу внешней синхронизации матричного сенсора; при этом плата видео, установленная в разъем расширения на материнской плате сервера, предназначена для ввода/вывода цифровых видеосигналов «Видео 1» и «Видео 2» соответственно, формирования сигнала «окошко», выполнения коммутации видеосигналов «Видео 1» и «Видео 2» по сигналу «окошко» с формированием комбинированного изображения, выход которого является выходом видеосигнала телевизионной системы, отличающееся тем, что в состав телевизионной камеры введена электромеханическая турель с поворотом на два положения, управляемая по команде с компьютера оператора системы, при этом на турели на регулируемом по высоте фланце расположен «кольцевой» фотоприемник и с разнесением на 180° - блок наведения, на котором установлен на регулируемом по высоте фланце матричный фотоприемник, причем в первом положении турели оптическое изображение панорамного объектива проецируется на мишень «кольцевого» фотоприемника, а во втором положении турели фрагмент оптического кадра панорамного объектива проецируется на мишень матричного фотоприемника, при этом коэффициент усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки «кольцевого» сенсора изменяется по соотношению:

а для выравнивания чувствительностей «кольцевого» и матричного каналов должна быть увеличена в Δ₁/Δ раз величина номинального коэффициента K_m активного пиксела матричного сенсора.

2. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения с селективным масштабированием изображения, содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и сервер, являющийся узлом локальной вычислительной сети, к которому подключены два или более персональных компьютеров, при этом в разъем расширения на материнской плате сервера установлена плата видео, согласованная по каналам ввода/вывода, управлению и питанию с шиной сервера, содержащая блок электрического вписывания изображения БЭВИ, который осуществляет программным путем вставку «кольцевого» кадра телевизионной камеры в «прямоугольный» растр компьютерного монитора, причем в режиме наблюдения панорамного сюжета полностью вход БЭВИ подключен к выходу блока оперативной памяти на кадр, а выход БЭВИ - к выходу «сеть» сервера; при этом в состав телевизионной камеры входит панорамный объектив, «кольцевой» фотоприемник, выполненный в виде кругового кольца, «прямоугольный» (матричный) фотоприемник, установленный на блоке наведения телевизионной камеры, который осуществляет его плавное пространственное перемещение в пределах круга, а управление блоком наведения выполняется по команде оператора с компьютера, системный блок которого является сервером компьютерной системы, при этом телевизионная камера содержит в своем составе селектор синхроимпульсов, генератор электронной отметки «крест» и смеситель, при этом «кольцевой» фотоприемник выполнен на кристалле, изготовленном по технологии КМОП, и содержит на мишени линейки светочувствительных пикселов, расположенных вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, причем число светочувствительных пикселов в каждой «кольцевой» строке мишени одинаково, а их площадь (Δ) от строки к строке различна, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии сенсора, причем мишень сенсора состоит из фотодиодных активных пикселов, каждый из которых имеет усилитель с коэффициентом усиления K_m, а также встроенный АЦП, обеспечивающий передачу видеосигнала активного пиксела на свою «радиальную» шину видео, при этом все они в совокупности объединяют активные пикселы мишени в «радиальные» столбцы, причем управление АЦП для пикселов, расположенных вдоль каждой «кольцевой» строки сенсора, осуществляется при помощи отдельно взятой «кольцевой» строчной шины, общее количество которых определяет число строк в сенсоре, а количество «радиальных» шин видео - число пикселов в каждой строке сенсора; при этом на общем кристалле фотоприемника размещаются и блоки, выполняющие развертку и формирование выходного напряжения цифрового видеосигнала, а именно: «кольцевой» регистр кадровой развертки, осуществляющий выбор «кольцевой» строки; «кольцевой» коммутатор видеосигналов, содержащий коммутаторы видеосигнала для каждого «радиального» столбца, которые управляются с соответствующего выхода «кольцевого» мультиплексора строчной развертки и обеспечивают передачу видеосигнала на выходе каждой «радиальной» шины видео на «кольцевую» шину видео, выход которой является выходом «Видео» фотоприемника, а изменение коэффициента усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки сенсора обеспечивает одинаковую величину считывающей апертуры в пределах всего «кольцевого» растра изображения; при этом матричный фотоприемник, как и «кольцевой» сенсор, выполнен по технологии КМОП, с аналогичной организацией по методу «координатная адресация», причем число его «прямоугольных» строк равно числу «кольцевых» строк у «кольцевого» сенсора, а при одинаковой светочувствительной площади (Δ) всех активных пикселов мишени коэффициент усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «прямоугольной»» строки мишени матричного сенсора сохраняется постоянным и неизменным по величине; первый информационный вход смесителя подключен к выходу «Видео» «кольцевого» фотоприемника, а второй информационный вход смесителя - к выходу сигнала генератора электронной отметки «крест», управляющий вход которого подключен к выходу датчика положения блока наведения, причем выход «Видео» «кольцевого» фотоприемника подключен к входу селектора синхроимпульсов, выход КСИ которого подключен к первому входу генератора электронной отметки «крест», выход ССИ селектора синхроимпульсов - к второму входу генератора электронной отметки; а выход ССП селектора синхроимпульсов - к входу внешней синхронизации матричного сенсора; при этом плата видео, установленная в разъем расширения на материнской плате сервера, предназначена для ввода/вывода цифрового видеосигнала «Видео» телевизионной камеры, формирования сигнала «окошко», выполнения коммутации видеосигнала «Видео» по сигналу «окошко» с формированием комбинированного изображения, выход которого является выходом видеосигнала телевизионной системы, отличающееся тем, что в состав телевизионной камеры введена электромеханическая турель с поворотом на два положения, управляемая по команде с компьютера оператора системы, при этом на турели на регулируемом по высоте фланце расположен «кольцевой» фотоприемник и с разнесением на 180° - блок наведения, на котором установлен на регулируемом по высоте фланце матричный фотоприемник, причем в первом положении турели оптическое изображение панорамного объектива проецируется на мишень «кольцевого» фотоприемника, а во втором положении турели фрагмент оптического кадра панорамного объектива проецируется на мишень матричного фотоприемника, при этом коэффициент усиления K_m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки «кольцевого» сенсора изменяется по соотношению (1), а для выравнивания чувствительностей «кольцевого» и матричного каналов должна быть увеличена в Δ₁/Δ раз величина номинального коэффициента K_m активного пиксела матричного сенсора, при этом дополнительно в состав телевизионной камеры введен мультиплексор, первый информационный вход которого подключен к выходу смесителя, второй информационный вход мультиплексора - к выходу «Видео» матричного фотоприемника, управляющий вход мультиплексора - к выходу КСИ селектора синхроимпульсов, а выход мультиплексора является выходом сигнала изображения «Видео» телевизионной камеры, передаваемого на сервер по единственной линии связи, при этом плата видео сервера выполняет дополнительно демультиплексирование входного мультиплексного сигнала изображения «видео» на два канала с последующей записью видеосигнала «Видео 1» и видеосигнала «Видео 2» соответственно в первый и второй блоки оперативной памяти на кадр.

3. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения по п. 1 или 2, отличающееся тем, что «кольцевой» и матричный фотоприемники телевизионной камеры являются датчиками монохромного или цветного телевизионного сигнала.

4. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в «кольцевом» фотоприемнике телевизионной камеры электроды зарядового накопления активных пикселов мишени сенсора, совпадающие с площадью их светочувствительной площади, выполнены с геометрической формой в виде части кругового кольца.

5. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в плате видео сервера изображение комбинированного изображения выводится на центральную часть компьютерного монитора, в котором изображение «окошка» занимает центральное положение внутри свободной зоны «кольцевого» изображения.