Устройство для обнаружения движения объектов в поле зрения телевизионной камеры Советский патент 1992 года по МПК H04N7/18 

Изобретение относится к телевизионной технике, в частности к устройствам для обнаружения движения объектов с помощью телевизионной камеры.

Известно устройство для обнаружения перемещения в поле зрения телевизионной камеры, содержащее последовательно соединенные телевизионную передающую трубку, видеоусилитель, интегратор видеосигнала каждой строки, преобразователь напряжения в код, блок вычитания, блок сравнения и блок вычисления координат, синхронизатор, первый выход которого подключен к телевизионной передающей трубке через блок горизонтально-вертикальной развертки, второй выход через блок памяти связанный с блоком вычитания, подключен к второму входу блока сравнения, а третий выход подключен к второму входу блока вычисления координат.

Данное устройство отличается сложностью, растущей с увеличением точности обнаружения перемещения, что связано с запоминанием и сравнением большого массива информации.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для обнаружения движения объектов в поле зрения телевизионной камеры, состоящее из последовательно

включенных телепизионной камеры, полосового фильтра, детектора огибающей, интегрсэтора, дифферемцирующего блока и индикатора.

Однако указанное устройство имеет невысокую точность и вероятность обнаружения, что обусловлено применением

сл амплитудного детектирования для обнаружения перемещения.

Целью изобретения является повышение точности и вероятности обнаружения движения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для обнаружения движения

о ю объектов в поле зрения телевизионной камеры, содержащее последовательно соеди„..Jb ненные телевизионную камеру и первый

00 полосовой фильтр и индикатор, введены

со усилитель верхних частот (УВЧ), смеситель,

1 второй полосовой фильтр и фазовый детектор, которые соединены последовательно и включены между выходом первого полосового фильтра и входом индикатора, а также третий полосовой фильтр, усилитель нижних частот (УНЧ) и умножитель частоты, которые последовательно соединены и включены между входом телевизионной камеры и вторым входом смесителя, при этом выход третьего полосового фильтра подключен к второму входу фазового детектора.

Нз приведена структурная электрическня схема устройства; на фиг.2 - диаграммы спектральных составляющ;/); в смесителе и втором полосовом фильтре.

Устройство для обнаружения движения обьектоБ в поле зрения телевизионной камеры содержит телевизионную камеру 1. первый полосовой фильтр 2, УВЧ 3, смеситель 4. зторой полосовой фи.пьтр 5, детектор 6, индикатор 7, тр8Т1/1Й полосовой фильтр 8. УНЧ 9, умножитель 10 частоты.

Устройстпо работает следующим образом.

Для упроил81-;ия рэссматризается вариант построчной развертки изображения.

. камера 1 преобразует изображение а сидеэсип- ал. При отсутствии перемещения о поле зрения телевизионной спектр вмдеосигмала будет иметь дисг;ратиый характер. Его составляют С1м- усоидэ/:ьные компоненты, частота которых кратна тол1,(о частоте стрск fc и частоте кадров и. Песвый нолосовой фильтр 2 выделяет участок т-й гармоники строчной частоты rnfc видеосигнала, например nifc -- 1МГц. Амплитуд: 1ые составляющие выделйнгюго участка спектра усиливаются УВЧ 3.

i полосопо/ фильтр 8 выдс;ляет п-го гяп юнику кадровой частоть п1к, например nfK - 200 Гц. Выделенная гармоника поступает на второй вход фазового детектора 6 и на вход УН-: 9. где ее амплитуда усилигзаетсп. Далее частота выделенной гармоники nf,; умножается в N раз умножите/тем 10 частоты, г,де N - натуральное число, выбранное в данном случае из

гп fc cooTMOLuehiiji -- ----- - и pBBi-foe в примере

-5 10

Таким образом, на первый вход смесителя А поступает сигнал, представлянзщий собой участок спектра т-й гармоники строчной частоты mfc - 1 МГц с боковыми полосами, находящимися на расстояниях, кратных частоте кадров 1к, представленный на фиг.2а, а на второй , - сигнал, предста зляюгций собой умноженную гармонику кадровой частоты N п f у. 1 М Г ц, представленную на фиг.26.

В результате преобразования на выходе смесителя 4 осуществляется перенос бокового спектра гармоники mfc в область нижних частот, что показано на фиг.2в. Второй полосовой фильтр 5 из выходного сигнала смесите/ я 4 выделяет гармонику, равную птк 200 Гц, представленную на фиг.2г.

Выделенная гармоника поступает на вход фазового детектора 6. При отсутствии перемеи|ения в поле зрения телеЕгизионной камеры разность фаз гармоник п(к - 200 Гц на обоих входах фазового детектора 6 постоянна,следовательно, напряжение на его выходе, пропорциональное разности фаз входных сигналов, при этом будет неизменным по амплитуде. Индикатор 7 не реагирует на постоянное напряженнее на выходе фазового детектора 6.

При появлении перемещения в поле зрения телевизионной камеры 1 будет происходить расширение спектральных линий видеосигнала. Например, при перемещении объекта на высоту кадра за 60 с расширение первой спектральной линии кадровой частоты составит примерно 0,033 Гц. При пepeмea eнии объекта на ширину кадра за 60 с расширение первой спектральной лиггии строчной частоты составит также 0,033 Гц. В этом случае на первый вход смесителя 4 поступит сигнал, представляющий собой участок спектра т-й гармоники строчной частоты mfc 1 МГц, где m 64, каждая спектральная линия которого будет занимать полосу спектра, т.е. иметь свой спектр фазочастотных флуктуации не менее чем 2 Гц. Гармоника кадровой частоты nfK - 200 Гц, где п 4, имеющая спектр флуктуации не менее 0,13 Гц и выделенная третьим полосовым фильтром 8, поступает на второй вход фазового детектора 6 и на вход УНЧ 9, с выхода которого далее на вход умножителя 10 частоты, где происходит расширение ее спектра, т.е. умножение флуктуации в N 5 10 раз. Таким образом, на второй вход смесиеля 4 частоты поступает гармоника кадровой частоты nf N МГц, имеющая расширенный спектр фазочастотных флуктуации, равный примерно 650 Гц. Из комбинации спектральных составляющих на выходе смесителя 4 частоты второй полосовой фильтр 5 выделяет п-ю гармонику кадровой частоты nfK 200 Гц и прилегающий к ней участок спектра суммарных фазочастотных флуктуации гармоник строчной и кадровой частот, которая поступает на первый вход фазового детектора 6. Из-за наличия флуктуируЮЩих сигналов на входах напряжение на выходе фазового детектора 6 также будет флуктуировать. Индикатор 7 реагирует на изменения напряжения на выходе фазового детектора 6 и фиксирует их наличие.

Такое техническое решение - зыделеиие из спектра видеосигнала участка спектра гп-й гармоники строчной частоты с последующим сравнением одной из гармоник выделенного участка спектра с преобразованием п-й гармоникюй кадровой частоты этого же спектра - позволяет добиться синфазности гармонических составляющих на входах фазового детектора и, следовательно, уменьшить ошибку обнаружения движения.

Использование фазочастотного принципа извлечения информации из видеосигнала о наличии движения в поле зрения телевизионной камеры позволяет повысить точность и вероятность обнаружения в целом и в частности в условиях изменения средней освещенности в поле зрения телевизионной камеры,

Наличие в предлагаемом устройстве двух каналов информации: высокочастотного (первый полосовой фильтр 2) и низкочастотного (третий полосовой фильтр 8) также повышает надежность обнаружения, так как низкочастотные гармоники, выделяемые третьим полосовым фильтром 8, несут основную энергию перемещения крупных объектов, а высокочастотные гармоники, выделяемые первым полосовым фильтром

2, содержат информацию о перемещениях объектов, сравнимых с апертурой луча.

Формула изобретения

Устройство для обнаружения движения объектов в поле зрения телевизионной камеры, содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и первый полосовой фильтр и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и вероятности обнаружения движения, в него введены усилитель верхних частот,смеситель, второй полосовой фильтр и фазовый детектор, которые соединены последовательно и включены между выходом первого полосового фильтра и входом индикатора, а также третий полосовой фильтр, усилитель нижних частот и умножитель частоты, которые последовательно соединены и включены между выходом телевизионной камеры и вторым входом смесителя, при этом выход третьего полосового фильтра подключен к второму входу фазового детектора.

,J m/c mffnfK f