Двухматричная телевизионная камера для наблюдения
В первом номере журнальчика “Особая техника” за 2006 г. была размещена статья “Способности построения охранной телевизионной камеры для наблюдения в критериях сложного освещения”. В ней применительно к эксплуатационным особенностям, связанным с работой камеры при наличии “заднего света” либо в ситуации “против света”, был предложен способ борьбы с сопутствующими искажениями видеосигнала, направленный на расширение динамического спектра. Реализация этого способа предугадывала выполнение телекамеры на базе 2-ух синхронно и синфазно работающих матриц устройств с зарядовой связью (ПЗС). Априори числилось вероятным выполнить за ранее пространственную ориентацию телекамеры так, чтоб очень освещенные объектывоспринимались в центральной части ее угла поля зрения.
Согласно упомянутому способу для каждого из 2-ух датчиков формирование видеосигнала производилось с внедрением автоматической регулировки чувствительности (АРЧ) по зарядовому рельефу раздельно взятой области фотомишени, при этом 1-ый датчик воплотил эту функцию по центральной области фотомишени, а 2-ой – по всей области фотомишени кроме центральной. В итоге первичное формирование составляющих комбинированного изображения выполнялось на сто процентов в автоматическом режиме при разных величинах регулируемых характеристик (времени экспозиции и коэффициента усиления видеотракта) для каждого из передаваемых фрагментов сцены.
Но если по условиям наблюдения освещенность контролируемого центрального куска предельных размеров становится чрезвычайно высочайшей, то это может привести к выходу составляющего зарядового сигнала белоснежного пятна за границы центральной области фотометрирования и появлению “краевых подтеканий” в изображении второго датчика. Допустим, что при всем этом освещенность всей оставшейся периферийной области наблюдения, напротив, очень мала. Тогда эти причины в совокупы могут вызвать значительные преломления соответственной части комбинированного изображения за счет неоптимальных характеристик автоматического регулирования, выставляемых во 2-м датчике.
Ниже изложено техническое решение возникающей задачки в автоматическом режиме работы устройства. Структурная схема телекамеры изображена на рис. 1. Она содержит поочередно расположенные и оптически связанные объектив 1 и светоделитель 2, 1-ый датчик телевизионного сигнала 3, 2-ой датчик телевизионного сигнала 4, селектор синхроимпульсов 5, формирователь сигнала “окошко” 6, коммутатор-смеситель 7, пиковый сенсор 8, компаратор 9, коммутатор 11 и RS-триггер 12.
В предлагаемом решении датчики телевизионного сигнала 3 и 4, как и ранее, синхронизированы в режиме Genlock с привязкой частоты и фазы по сигналу синхронизации приемника (ССП) от датчика 4.
Рис. 1. Структурная схема телекамеры
В качестве датчика 4 может быть применена предлагаемая русской компанией ЭВС бескорпусная камера VSI-746, а в качестве датчика 3 – бескорпусная камера VNI-702 [1], та и другая выполнены на базе матрицы ПЗС с числом частей 582х752 и размером мишени на искосок 1/2 дюйма. Вероятен и обмен информацией меж датчиками, но тогда импульсы ССП должны подаваться от датчика 3 на вход “синхро” датчика 4. Отметим, что фотометрирование АРЧ в этих датчиках производится по всей площади фотомишени.
Особенностью реального решения является наличие у датчика 4 первого и второго управляющих входов.
Для устройства VSI-746 первым управляющим входом является вывод 20 микросхемы CXD2463R синхрогенератора. Если нужно включить АРЧ по времени скопления (АРВН), необходимо подать на этот вывод логический “0”, для переключения в режим ручного управления – логическую “1” в уровнях ТТЛ.
2-ой управляющий вход устройства VSI-746 образуют выводы 11, 12, 13 этой же микросхемы CXD2463R. Для работы в режиме АРВН эти выводы “висят в воздухе”, т.к. на их при помощи высокоомных резистивных делителей поданы надлежащие потенциалы в спектре 1,3 – 3,5 В. Для ручного режима управления временем скопления фотоприемника может быть переключение восьми значений фиксированных экспозиций в спектре от 10 мкс до 8,33 мс. Нужные кодовые композиции из нулей и единиц, которые должны быть поданы на надлежащие выводы, приведены в табл. 1.
Обозначенные кодовые композиции могут быть выполнены при помощи трехразрядного счетчика 10. Электронная схема этого счетчика представлена на рис. 2. Выход “A” счетчика подключен к выводу 11 микросхемы CXD2463R, а выводы “B” и “C” – соответственно к выводу 13 и 12 этой микросхемы.
Счетчик 10 является счетчиком не повторяющегося типа, а самоостанавливающимся. Схема счетчика выполнена на базе технического решения, предложенного в работе [2, с. 172 – 173]. Счетчик содержит 1-ый (Т1), 2-ой (Т2) и 3-ий (Т3) триггеры JK-типа, элемент “И”, элемент “ИЛИ-НЕ” и элемент “НЕ”.
Счетчик 10 начинает счет с двоичного числа “000”, которое гарантируется краткосрочной подачей на входы чистки триггеров сигнала логического “0”. Потом следует число “100”, позже “010” и т.д., как приведено в табл. 1.
Если в процессе счета на первом входе элемента “ИЛИ-НЕ” появится наружный сигнал логической “1”, то на J- и K-входах первого триггера будет сформирован сигнал логического “0”, что приведет к блокировке и остановке счетчика.
Если же в процессе счета на первом входе элемента “ИЛИ-НЕ” удерживается сигнал логического “0”, то при достижении числа “111” на выходе элемента “И” установится сигнал логической “1”. Этот сигнал, подаваемый на 2-ой вход элемента “ИЛИ-НЕ”, установит на его выходе сигнал логического “0”. В итоге будет также обеспечена остановка счетчика.
Формирователь 6 предназначен для получения на выходе сигнала “окошко” с форматом (AxB),
где A – размер – “окна” в растре по горизонтали;
B – размер “окна” в растре по вертикали.
В границах растра “окно” занимает центральный кусок, а его размеры связаны с размерами растра последующими соотношениями:
A = X/(2…3),
B = Y/(2…3),
где X и Y – размеры растра по горизонтали и вертикали соответственно.
Формирование сигнала “окошко” целенаправлено выполнить цифровым способом, к примеру на базе обширно используемого в Рф микропроцессора PIC16C73 -201/SP.
Пиковый сенсор 8 предназначен для запоминания напряжения, пропорционального наибольшему уровню видеосигнала, который формируется вторым датчиком 4, в кадровой области, расположенной вне “окна”. Особенностью пикового сенсора 8 является запоминание только при условии, когда на его стробирующем входе находится высочайший логический уровень. До еще одного цикла работы производится обнуление сенсора при помощи положительного импульса, подаваемого на вход “сброс”.
Компаратор 9 предназначен для сопоставления по уровню информационного сигнала с выхода пикового сенсора 8 и порогового напряжения Uп со скачкообразным конфигурацией выходного напряжения в случае, когда информационный сигнал больше Uп.
Коммутатор 11 обеспечивает при подаче на его управляющий вход логической “1” подключение сигналов двоичного числа с выхода разрядов счетчика 10 на 2-ой управляющий вход первого датчика 3. Когда на управляющем входе коммутатора 11 находится логический “0”, 2-ой управляющий вход датчика 3 оказывается изолированным от счетчика 10.
Блок 12 является логическим триггерным устройством RS-типа с высочайшим активным уровнем на входах управления.
Телекамера (рис. 1) работает последующим образом.
Пусть в поле зрения камеры сразу находятся очень и слабоосвещенные объекты и/либо объекты с резким различием по яркости. За ранее камера ориентируется так, чтоб очень освещенные либо калоритные объекты воспринимались в центральной части ее угла зрения.
Как и в прошлом решении, входное оптическое изображение проходит по оптическому пути: объектив 1, вход светоделителя 2, 1-ый выход светоделителя 2 проецируется на фотомишень первого датчика 3 телевизионного сигнала. Сразу это изображение проходит по другому оптическому пути: объектив 1, вход светоделителя 2, 2-ой выход светоделителя 2 проецируется на фотомишень второго датчика 4 телевизионного сигнала.
В итоге фотоэлектрического преобразования оптическое изображение каждого из датчиков преобразуется дальше в надлежащие видеосигналы, а из полного телевизионного сигнала, создаваемого на выходе датчика 4, селектор 5 выделяет строчные и кадровые синхроимпульсы. На выходе формирователя 6 вырабатывается импульсный сигнал “окошка” положительной полярности, который обеспечивает на выходе коммутатора-смесителя 7 формирование полного телевизионного сигнала комбинированного изображения, состоящего из видеосигнала от датчика 3 в границах “окна” и видеосигнала от датчика 4 на его остальной части.
Следует добавить, что автоматические регулировки времени скопления (АРВН) фотоприемников как для датчика 3, так и для датчика 4 установят по очень освещенному либо ярчайшему сюжету фактически схожую величину текущей экспозиции в обоих каналах. Но из-за малой и неоптимальной величины времени скопления фотоприемника датчика 4 это приведет к неминуемому ограничению динамического спектра градаций яркости для объектов контроля, передаваемых в комбинированном изображении вне “окна”.
Для устранения этого недочета на вход “запуск” телекамеры подается импульс положительной полярности. За время деяния импульса обеспечивается чистка счетчика 10, который на выходе разрядов сформировывает число “000”, также производится обнуление сенсора 8.
На прямом выходе RS-триггера 12 устанавливается сигнал логической “1”. Последний подается на управляющий вход коммутатора 11 и на 1-ый управляющий вход датчика 4. Потому схема АРВН в датчике 4 отключается, а его 2-ой управляющий вход оказывается присоединенным к выходу разрядов счетчика 10. Время скопления фотоприемника датчика 4 устанавливается равным 10 мкс (табл. 1).
Счетчик 10 делает прямой счет кадровых синхроимпульсов, а при каждом изменении выходного числа время скопления фотоприемника датчика 4 поочередно возрастает. Потому растет уровень видеосигнала, вырабатываемого датчиком 4 для черных и/либо низкоосвещенных объектов.
Пиковый сенсор 8 часто (с периодом полукадров) регистрирует повышение видеосигнала, а компаратор 9 ассоциирует этот отсчет с пороговым напряжением Uп.
Допустим, что в некий момент выходное напряжение пикового сенсора 8 добивается величины Uп. Тогда компаратор 9 опрокидывается, а на его выходе устанавливается сигнал логической “1”. В итоге счетчик 10 останавливается, а на втором управляющем входе датчика 4 фиксируется двоичное число, определяющее величину времени скопления фотоприемника.
Этот режим телекамеры является автоматическим, т.к. подразумевает подстройку порога срабатывания (Uп) компаратора 9, в целях заслуги компромиссного результата меж увеличением дела сигнал /шум для периферийной области комбинированного изображения и краевыми искажениями, возникающими на границах его центральной области. Для увеличения точности выполнения этой регулировки рекомендуется на это время переключить тактовый вход счетчика 10 на завышенный период счетных импульсов, снимаемых с выхода делителя частоты, как показано на рис. 2 пунктирными линиями.
Следует добавить, что если при достижении на выходе счетчика 10 наибольшего числа (“111”) напряжение на выходе пикового сенсора 8 не достигнет величины Uп, то счетчик остановится без помощи других. При всем этом время скопления фотоприемника датчика 4 составит 8330,0 мкс (табл. 1).
Для возвращения телекамеры в автоматический режим работы нужно подать на вход “стоп” импульс отрицательной полярности. Тогда на прямом выходе RS-триггера 12 установится сигнал логического “0”, а в датчике 4 будет восстановлено функционирование схемы АРВН.
При схожих геометрических размерах фотомишеней датчиков 3 и 4 составляющие комбинированного изображения (в “окне” и вне “окна”) будут иметь постоянный масштаб.
По мере надобности иметь в границах “окна” увеличенное изображение геометрические размеры фотомишени второго датчика должны превосходить надлежащие размеры первого датчика. Пусть размер мишени на искосок для первого датчика составляет 1/4 дюйма, а для второго – 1/2 дюйма. Тогда кратность масштабирования комбинированного изображения составит 1/2 : 1/4 = 2 раза.
Шар ёлочный «Ёлки» 6 см, цвет в ассортименте
Шар ёлочный «Ёлки» 6 см в поперечнике является традиционной рождественской игрушкой. Изделие сделано из стекла — долговременного материала, не подверженного износу при условии бережного воззвания.
Матовая поверхность шара присваивает модели особый шарм и завлекает внимание гостей. Девайс отлично вписывается в разные варианты торжественного дизайна обстановки и содействует созданию новогоднего настроения.