способ юстировки направления визирной оси двухкамерной телевизионной системы и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ юстировки направления визирной оси двухкамерной телевизионной системы, заключающийся в том, что в размещенных на ее основании первой («широкоугольной») и второй («узкоугольной») телекамерах, геометрические центры фотоприемников которых совпадают по вертикали и разнесены по горизонтали на величину базового расстояния, синхронизируют по частоте и фазе строчные развертки обеих телекамер, устанавливают в плоскости объекта телевизионной системы отражательную таблицу «сетчатое поле», излучают лазерный зонд видимого спектра от первого лазерного целеуказателя в направлении отражательной таблицы, причем это направление параллельно посадочной плоскости основания телевизионной системы и перпендикулярно плоскости отражательной таблицы, коммутируют на выход полный телевизионный сигнал от первой телекамеры, контролируют на экране монитора компьютера телевизионное изображение отражательной таблицы и маркерные линии от генератора электронной таблицы «сетчатое поле», ориентируют положение отражательной таблицы в плоскости объекта так, чтобы пятно от первого лазерного зонда находилось в узловой точке отражательной таблицы, вписывают в растр фотоприемника первой телекамеры изображение отражательной таблицы путем ее перемещения в направлении «ближе - дальше» относительно основания телевизионной системы, регулируют максимальное совмещение центра изображения отражательной таблицы с центром электронной таблицы, а пятна от первого лазерного зонда с соответствующим узловым перекрестием маркерных клеток электронной таблицы, отличающийся тем, что кадровая синхронизация для первой телекамеры и генератора электронной таблицы задержана на величину полукадра относительно синхронизации по кадрам для второй телекамеры, положение первого пятна от первого лазерного зонда на таблицах составляет одну клетку или кратное число клеток справа относительно вертикальной оси симметрии, а относительно горизонтальной оси симметрии - одну клетку или кратное число клеток вниз, при этом дополнительно излучают лазерный зонд видимого спектра от второго лазерного целеуказателя параллельно направлению излучения от первого лазерного целеуказателя, регулируют максимальное совмещение второго пятна от второго лазерного зонда с соответствующим узловым перекрестием маркерных клеток электронной таблицы, положение которого составляет одну клетку или кратное число клеток слева относительно вертикальной оси симметрии, а относительно горизонтальной оси симметрии - одну клетку или кратное число клеток вниз, причем положение геометрического центра фотоприемника первой телекамеры совпадает с геометрическим центром таблиц, а положение геометрического центра фотоприемника второй телекамеры смещено относительно этого центра влево на половину величины расстояния между лазерными зондами по горизонтали, коммутируют на выход полный телевизионный сигнал совмещенного изображения от первой и второй телекамер, причем изображение от второй телекамеры передается в «окне», расположенном по центру в верхней половине видимого растра, при этом ширина «окна» определяется расстоянием между лазерными зондами по горизонтали, а его высота составляет половину высоты видимого растра, регулируют максимальное совмещение формируемого в «окне» изображения третьего пятна с узловым перекрестием маркерных клеток электронной таблицы, расположенным на вертикальной оси симметрии со смещением вниз относительно верхней границы видимого растра на число клеток М, определяемое по соотношению M=k·f ₂/f₁, а диаметр изображения третьего пятна превышает диаметр первоначальных изображений первого и второго пятен в отдельности в число раз, равное отношению f₂/f ₁, где k - коэффициент кратности клеток; f₁ и f₂ - фокусные расстояния объективов соответственно для первой и второй телекамер.

2. Устройство юстировки направления визирной оси двухкамерной телевизионной системы, содержащее размещенные на ее основании первую («широкоугольную») и вторую («узкоугольную») телекамеры, у которых частота и фаза строчных разверток «привязаны» по сигналу синхронизации приемника (ССП) от второй телекамеры, подаваемому на вход «синхро» первой телекамеры, причем геометрические центры фотоприемников обеих телекамер совпадают по вертикали и разнесены по горизонтали на величину базового расстояния, а каждая из телекамер кинематически связана с механизмом углового перемещения направления оптической оси соответственно по горизонтали и вертикали, а также последовательно соединенные по сигналу «видео» коммутатор-смеситель и персональный компьютер, при этом выходы первой и второй телекамер подключены соответственно к первому и второму входам коммутатора-смесителя, а также генератор электронной таблицы «сетчатое поле» и сигнала «окошко», последовательно расположенные и оптически связанные первый лазерный целеуказатель и отражательная таблица «сетчатое поле», которая расположена в плоскости изображения телевизионной системы, при этом лазерный зонд от первого лазерного целеуказателя излучается в канале, выполненном в основании телевизионной системы, в направлении, параллельном ее посадочной плоскости, отличающееся тем, что в него введены селектор синхроимпульсов, блок задержки по кадру, формирователь сигнала синхронизации и второй лазерный целеуказатель, излучающий лазерный зонд в дополнительном канале, выполненном в основании телевизионной системы, в направлении отражательной таблицы параллельно излучению от первого лазерного целеуказателя, причем расстояние между лазерными зондами по горизонтали составляет двойную величину горизонтального разнесения геометрических центров фотоприемников первой и второй телекамер, при этом вход селектора синхроимпульсов подключен к выходу «видео» второй телекамеры, выход кадровых синхроимпульсов селектора подключен через блок задержки по кадру к входу кадровой синхронизации генератора электронной таблицы, а выход строчных синхроимпульсов селектора соответственно - к входу строчной синхронизации генератора электронной таблицы и к первому входу формирователя сигнала синхронизации, второй вход которого подключен к выходу блока задержки по кадру, а выход - к входу «синхро» первой телекамеры, выход сигнала «сетчатое поле» генератора электронной таблицы подключен к первому управляющему входу коммутатора-смесителя, а выход сигнала «окошко» генератора электронной таблицы - ко второму управляющему входу коммутатора-смесителя, при этом выбор режима работы коммутатора-смесителя осуществляется по команде, подаваемой с компьютера на его управляющий вход.

3. Устройство юстировки направления визирной оси двухкамерной телевизионной системы по п.2, отличающееся тем, что результат юстировки вычисляется и регистрируется в компьютере программным путем.

4. Устройство юстировки направления визирной оси двухкамерной телевизионной системы по п.2, отличающееся тем, что генератор таблицы «сетчатое поле» является программируемым, позволяющим использовать любой другой тестовый сигнал «сетчатое поле», загруженный в него при помощи компьютера через USB-порт, в том числе и полученный путем скачивания необходимой информации в Интернете.

Описание изобретения к патенту

Предполагаемое изобретение относится к телевизионной технике, а в ней - к аппаратуре прикладного телевидения, используемой в составе систем поиска, обнаружения и сопровождения удаленных объектов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать способ юстировки направления визирной оси двухкамерной телевизионной системы [1], заключающийся в том, что последовательно коммутируют на выход полный телевизионный сигнал от первой («широкоугольной») или второй («узкоугольной») телевизионных камер, геометрические центры фотоприемников которых совпадают по вертикали и разнесены по горизонтали на величину базового расстояния; согласно изобретению первую и вторую телевизионные камеры (телекамеры) синхронизируют по частоте и фазе, для каждой из телекамер выставляют одинаковую величину угла поля зрения за счет регулирования фокусного расстояния объектива одной из телекамер, устанавливают в плоскости объекта телевизионной системы отражательную таблицу «сетчатое поле», излучают лазерный зонд видимого спектра от лазерного целеуказателя в направлении отражательной таблицы, причем это направление параллельно посадочной плоскости основания телевизионной системы и перпендикулярно, плоскости отражательной таблицы, ориентируют положение отражательной таблицы в плоскости объекта так, чтобы пятно лазерного зонда находилось в узловой точке на вертикальной оси симметрии отражательной таблицы, вписывают в растр фотоприемника одной из телекамер изображение «правой» или «левой» области отражательной таблицы путем ее перемещения в направлении «ближе - дальше»» относительно телевизионной системы, последовательно контролируют на экране видеомонитора телевизионное изображение «правой» области отражательной таблицы от видеосигнала первой телекамеры и маркерные линии от генератора электронной таблицы «сетчатое поле», а затем - телевизионное изображение «левой» области отражательной таблицы от видеосигнала второй телекамеры и маркерные линии от генератора электронной таблицы, а далее для каждого телевизионного изображения регулируют максимальное совмещение центра изображения с центром электронной таблицы, а клеток изображения отражательной таблицы - с маркерными клетками электронной таблицы.

Для прототипа предполагается наличие следующих признаков:

- в качестве видеомонитора может быть использован персональный компьютер, например, компьютер с операционной системой Windows ХР, в котором установлен продукт серии AVerTV [2];

- коммутатор видеосигналов дополнительно выполняет функцию микширования входных изображений, и по своему функциональному назначению может считаться как «коммутатор-смеситель»;

- генератор электронной таблицы формирует на дополнительном выходе электронный сигнал «окошко».

В прототипе для выполнения юстировки направления визирной оси телевизионной системы необходимо осуществить промежуточную операцию по выставлению одинаковой величины угла поля зрения первой и второй телекамер, что практически возможно лишь при условии использования в качестве объектива для одной из телекамер трансфокатора (вариообъектива). Но, к сожалению, возвращаясь после выполнения регулировки к эксплуатационному значению фокусного расстояния вариобъектива, нельзя исключать внесения дополнительной погрешности в результат юстировки из-за возможного смещения оптического центра вариобъектива.

Применяемая для выполнения юстировки отражательная таблица не является унифицированным тестом, а поэтому требует дополнительных затрат на работы по ее изготовлению и сертификации. Полиграфические же «слабости» при самостоятельном изготовлении отражательной таблицы являются прямым источником погрешности всей работы по юстировке направления визирной оси телевизионной системы из-за неточности вписывания изображения теста в растр фотоприемника.

Задача изобретения - повышение точности регулировки направления визирной оси телевизионной системы при сохранении различия в эксплуатационных значениях угловых полей зрения каждой из телекамер путем организации второго лазерного зондирования и формирования совмещенного изображения, а также за счет использования в технологическом процессе унифицированных отражательных таблиц.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемом способе юстировки направления визирной оси двухкамерной телевизионной системы, заключающемся в том, что в размещенных на ее основании первой («широкоугольной») телекамеры и второй («узкоугольной») телекамеры, геометрические центры фотоприемников которых совпадают по вертикали и разнесены по горизонтали на величину базового расстояния, синхронизируют по частоте и фазе строчные развертки обеих телекамер, устанавливают в плоскости объекта телевизионной системы отражательную таблицу «сетчатое поле», излучают лазерный зонд видимого спектра от первого лазерного целеуказателя в направлении отражательной таблицы, причем это направление параллельно посадочной плоскости основания телевизионной системы и перпендикулярно плоскости отражательной таблицы, коммутируют на выход полный телевизионный сигнал от первой телекамеры, контролируют на экране монитора компьютера телевизионное изображение отражательной таблицы и маркерные линии от генератора электронной таблицы «сетчатое поле», ориентируют положение отражательной таблицы в плоскости объекта так, чтобы пятно от первого лазерного зонда находилось в узловой точке отражательной таблицы, вписывают в растр фотоприемника первой телекамеры изображение отражательной таблицы путем ее перемещения в направлении «ближе - дальше» относительно основания телевизионной системы, регулируют максимальное совмещение центра изображения отражательной таблицы с центром электронной таблицы, а пятна от первого лазерного зонда с соответствующим узловым перекрестием маркерных клеток электронной таблицы, согласно изобретению кадровая синхронизация для первой телекамеры и генератора электронной таблицы задержана на величину полукадра относительно синхронизации по кадрам для второй телекамеры, положение первого пятна от первого лазерного зонда на таблицах составляет одну клетку или кратное число клеток справа относительно вертикальной оси симметрии, а относительно горизонтальной оси симметрии - одну клетку или кратное число клеток вниз, при этом дополнительно излучают лазерный зонд видимого спектра от второго лазерного целеуказателя параллельно направлению излучения от первого лазерного целеуказателя, регулируют максимальное совмещение второго пятна от второго лазерного зонда с соответствующим узловым перекрестием маркерных клеток электронной таблицы, положение которого составляет одну клетку или кратное число клеток слева относительно вертикальной оси симметрии, а относительно горизонтальной оси симметрии - одну клетку или кратное число клеток вниз, причем положение геометрического центра фотоприемника первой телекамеры совпадает с геометрическим центром таблиц, а положение геометрического центра фотоприемника второй телекамеры смещено относительно этого центра влево на половину величины расстояния между лазерными зондами по горизонтали, коммутируют на выход полный телевизионный сигнал совмещенного изображения от первой и второй телекамер, причем изображение от второй телекамеры передается в «окне», расположенном по центру в верхней половине видимого растра, при этом ширина «окна» определяется расстоянием между лазерными зондами по горизонтали, а его высота составляет половину высоты видимого растра, регулируют максимальное совмещение формируемого в «окне» изображения третьего пятна с узловым перекрестием маркерных клеток электронной таблицы, расположенным на вертикальной оси симметрии со смещением вниз относительно горизонтальной оси симметрии на число клеток М, определяемое по соотношению M=k×f₂ /f₁, а диаметр изображения третьего пятна превышает диаметр первоначальных изображений первого и второго пятен в отдельности в число раз, равное отношению f₂/f ₁, где k - коэффициент кратности клеток, f₁ и f₂ - фокусные расстояния объективов соответственно для первой и второй телекамер.

Поставленная задача в заявляемом устройстве юстировки направления визирной оси двухкамерной телевизионной системы, предназначенном для осуществления заявленного способа, решается тем, что в это устройство, содержащее размещенные на ее основании первую («широкоугольную») телекамеру и вторую («узкоугольную») телекамеру, у которых частота и фаза строчных разверток «привязаны» по сигналу синхронизации приемника (ССП) от второй телекамеры, подаваемому на вход «синхро» первой телекамеры, причем геометрические центры фотоприемников обеих телекамер совпадают по вертикали и разнесены по горизонтали на величину базового расстояния, а каждая из телекамер кинематически связана с механизмом углового перемещения направления оптической оси соответственно по горизонтали и вертикали, а также последовательно соединенные по сигналу «видео» коммутатор-смеситель и персональный компьютер, при этом выходы первой и второй телекамер подключены соответственно к первому и второму входам коммутатора-смесителя, а также генератор электронной таблицы «сетчатое поле» и сигнала «окошко», последовательно расположенные и оптически связанные первый лазерный целеуказатель и отражательная таблица «сетчатое поле», которая расположена в плоскости изображения телевизионной системы, при этом лазерный зонд от первого лазерного целеуказателя излучается в канале, выполненном в основании телевизионной системы, в направлении, параллельном ее посадочной плоскости, введены селектор синхроимпульсов, блок задержки по кадру, формирователь сигнала синхронизации и второй лазерный целеуказатель, излучающий лазерный зонд в дополнительном канале, выполненном в основании телевизионной системы, в направлении отражательной таблицы параллельно излучению от первого лазерного целеуказателя, причем расстояние между лазерными зондами по горизонтали составляет двойную величину горизонтального разнесения геометрических центров фотоприемников первой и второй телекамер, при этом вход селектора синхроимпульсов подключен к выходу «видео» второй телекамеры, выход кадровых синхроимпульсов селектора подключен через блок задержки по кадру к входу кадровой синхронизации генератора электронной таблицы, а выход строчных синхроимпульсов селектора соответственно - к входу строчной синхронизации генератора электронной таблицы и к первому входу формирователя сигнала синхронизации, второй вход которого подключен к выходу блока задержки по кадру, а выход - к входу «синхро» первой телекамеры, выход сигнала «сетчатое поле» которого подключен к первому управляющему входу коммутатора-смесителя, а выход сигнала «окошко» генератора электронной таблицы - ко второму управляющему входу коммутатора-смесителя, при этом выбор режима работы коммутатора-смесителя осуществляется по команде, подаваемой с компьютера на его управляющий вход.

Следует отметить, что задача повышения точности регулировки направления визирной оси двухкамерной телевизионной системы при сохранении эксплуатационных значений угловых полей зрения каждой из телекамер решалась и в устройстве [3]. Однако там, как и в устройстве прототипа, для ее выполнения была востребована сложная отражательная таблица, которая не является унифицированным тестом.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается наличием новых признаков, а именно наличием следующих действий:

- дополнительным излучением лазерного зонда видимого спектра от второго лазерного целеуказателя параллельно направлению излучения от первого лазерного целеуказателя;

- регулированием максимального совмещения второго пятна от второго лазерного зонда с соответствующим перекрестием маркерных клеток электронной таблицы;

- организацией кадровой синхронизации для первой телекамеры и генератора электронной таблицы с задержкой на величину полукадра относительно синхронизации по кадрам для второй телекамеры;

- коммутированием на выход полного телевизионного сигнала совмещенного изображения от первой и второй телекамер;

- регулированием максимального совмещения третьего пятна с соответствующим перекрестием маркерных клеток электронной таблицы.

Совокупность известных и новых признаков не известна из уровня техники, поэтому заявляемый способ отвечает требованию новизны.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых конструктивных элементов, к числу которых относятся:

- второй лазерный целеуказатель,

- дополнительный канал, выполненный в основании телевизионной системы, предназначенный для излучения лазерного зонда от второго лазерного целеуказателя,

- селектор синхроимпульсов;

- блок задержки по кадру;

- формирователь сигнала синхронизации;

наличием новых электрических связей, а также параметрами элементов, а именно: параметр «расстояние между лазерными зондами» телевизионной системы связан с параметром «горизонтальное разнесение геометрических центров фотоприемников телекамер» соотношением 2:1.

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

В заявляемом решении юстировка направления визирной оси осуществляется путем контроля на телевизионном изображении электронной таблицы «сетчатое поле» положения пятен от двух лазерных зондов, полученных при прохождении пространственно точных лазерных излучений через параллельные каналы, выполненные в основании телевизионной системы. При этом соблюдение параллельности лазерных зондов между собой ограничено лишь технологической точностью изготовления самих каналов. Использование в предполагаемом изобретении режима формирования совмещенного видеосигнала позволяет регистрировать на изображении третье пятно, а «привязка» его положения к электронной сетке, дополнительно повышает точность выполнения всей регулировочной работы.

Следовательно, по техническому результату и методам его достижения предлагаемое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.

На фиг.1 приведена структурная схема заявляемого устройства, реализующего заявляемый способ; на фиг.2 представлена отражательная таблица, соответствующая универсальной электронной испытательной таблице (УЭИТ); на фиг.3 изображена (условно) электронная таблица «сетчатое поле»; на фиг.4 показано относительное положение растров первой и второй телекамер; на фиг.5 6 приведены изображения с экрана монитора компьютера, наблюдаемые в процессе юстировки телевизионной системы.

Заявляемое устройство юстировки направления визирной оси двухкамерной телевизионной системы, см. фиг.1, содержит первую («широкоугольную») телекамеру 1 с механизмом 1-1 углового перемещения оптической оси и вторую («узкоугольную») телекамеру 2 с механизмом 2-1 углового перемещения оптической оси, которые размещены на основании 3 телевизионной системы; коммутатор-смеситель 4; селектор 5 синхроимпульсов; генератор 6 таблицы «сетчатое поле» и сигнала «окошко»; первый лазерный целеуказатель 7; второй лазерный целеуказатель 8; компьютер 9 и отражательную таблицу 10, при этом лазерный целеуказатель 7 через канал 11, выполненный в основании 3 телевизионной системы, формирует в плоскости отражательной таблицы 10 первое пятно 12 видимого спектра, а лазерный целеуказатель 8 через канал 13 - второе пятно 14, при этом выходы телекамер 1 и 2 подключены соответственно к первому и второму входам коммутатора-смесителя 4, а выход «видео» телекамеры 2 дополнительно - и к входу селектора 5 синхроимпульсов; выход кадровых синхроимпульсов (КСИ) селектора 5 подключен через блок 15 задержки по кадру к входу кадровой синхронизации генератора 6, а выход строчных синхроимпульсов (ССИ) селектора 5 соответственно - к входу строчной синхронизации генератора 6 и к первому входу формирователя 16 сигнала синхронизации, второй вход которого подключен к выходу блока 15 задержки по кадру, а выход - к входу «синхро» телекамеры 1; выход сигнала «сетчатое поле» генератора 6 подключен к первому управляющему входу коммутатора-смесителя 4, выход сигнала «окошко» - ко второму управляющему входу коммутатора-смесителя 4, выход которого подключен к входу «видео» компьютера 9, по команде с которого на управляющий вход коммутатора-смесителя 4 осуществляется выбор его режима работы и телевизионной системы.

Отражательная таблица 10 используется в качестве оптического теста при выполнении процесса юстировки телевизионной системы.

Пример выполнения отражательной таблицы 10, показанной на фиг.2, соответствует универсальной электронной испытательной таблице (УЭИТ)¹ (¹УЭИТ была разработана кандидатом технических наук И.Г. Дерюгиным и инженером Государственного научно-исследовательского института радио (НИИР) В.А. Минаевым.), являясь ее компьютерной распечаткой.

Приведем основные технические характеристики для получаемой отражательной таблицы 10. Формат таблицы - 4/3. Реперные отметки, расположенные по периферии изображения, определяют размер рабочего поля и формат таблицы и гарантируют необходимое вписывание оптической проекции изображения в размер растра фотоприемников телекамер. Реперные отметки выполнены в виде парных черных прямоугольников, через раздел которых и проходит граница рабочего поля. В таблице реализованы белые линии сетчатого поля, а число этих клеток составляет: 18×24.

Обозначим размеры рабочего поля таблицы 10 как «L×Н», где L - ширина таблицы; Н - ее высота.

Большим преимуществом использования такой отражательной таблицы является возможность получения из ее электронного варианта необходимой электронной таблицы «сетчатое поле» для применения в генераторе 6.

В качестве телекамеры 1, как и в прототипе, может быть использован камерный модуль VNI-702, выпускаемый ЗАО «ЭВС» (г.Санкт-Петербург) и снабженный объективом со средним значением фокусного расстояния, например f₁=30 мм. Фотоприемником этого модуля служит матрица приборов с зарядовой связью (матрица ПЗС) с числом элементов 768(H)×576(V) и размером фотомишени ½ дюйма или (6,4×4,8) мм при формате 4/3. Угловое поле зрения телекамеры 1 составит (12×7,8) град.

В качестве телекамеры 2 может быть применен тот же модуль, но фокусное расстояние объектива значительно больше, например, f₂=120 мм. Поэтому угловое поле зрения телекамеры 2 будет составлять (3×1,95) град.

В заявляемом решении реализован режим принудительной внешней синхронизации телекамеры 1 от телекамеры 2 путем подачи на вход «синхро» телекамеры 1 сигнала синхронизации приемника (ССП), создаваемого на выходе формирователя 16.

Особенностью этого режима является задержка на полукадр момента начала вертикальной синхронизации телекамеры 1 относительно аналогичного момента для телекамеры 2. Режим синхронизации иллюстрирует фиг.4, где представлено взаимное расположение растров телекамер. На этом рисунке прямоугольник со сплошной заливкой обозначает растр телекамеры 1, а границы растра телекамеры 2 отмечены штрихпунктирной линией. Прямоугольник с размерами (а×b), имеющий штриховку «от центра», показывает растровое положение «окна».

В конструкциях обеих телекамер, как и в прототипе, предусмотрены механизмы 1-1 и 2-1 для выполнения углового перемещения оптической оси.

Важным параметром двухкамерной телевизионной системы является горизонтальное расстояние между геометрическими центрами фотоприемников телекамеры 1 и телекамеры 2.

Будем считать этот параметр разнесения по горизонтали геометрических центров матриц ПЗС исходно задаваемым показателем при проектировании телевизионной системы и обозначим его символом «a1».

В качестве каждого из лазерных целеуказателей 7 и 8 может быть применен лазерный модуль KLM-650/5, изготовленный фирмой «ФТИ-Оптроник» (г.Санкт-Петербург). Прибор обеспечивает длину волны лазерного излучения 650 нм при мощности излучения не менее 5 мВт.

Каналы 11 и 13 предназначены для задания соответственно от целеуказателей 7 и 8 необходимого и безопасного направления лазерных излучений параллельно посадочной плоскости основания 3. Каналы 11 и 13 могут быть выполнены в виде «канавок» в основании 3, полученных методом точного фрезерования.

Селектор 5 синхроимпульсов предназначен для выделения из полного телевизионного сигнала, вырабатываемого на выходе «видео» телекамеры 2, импульсов КСИ и ССИ.

Коммутатор-смеситель 4 предназначен для формирования на выходе:

- в режиме 1 - полного телевизионного сигнала (композитного видеосигнала) от телекамеры 1 и «наложенного» на него сигнала «сетчатое поле»;

- в режиме 2 - композитного видеосигнала комбинированного изображения, состоящего из видеосигнала от телекамеры 2 в пределах «окна» и видеосигнала от телекамеры 1 на остальной части ее растра при сохранении на всей площади сигнала «сетчатое поле».

Выбор режима работы (режима 1 или режима 2) коммутатора-смесителя 4 осуществляется по команде с компьютера 9.

Генератор 6 предназначен для формирования в режиме ведомой синхронизации от КСИ и ССИ двух выходных импульсных сигналов, а именно: сигнала «сетчатое поле» и сигнала «окошко».

Сигнал «сетчатое поле» имеет формат кадра, равный формату кадра фотоприемников телекамер. В нашем примере этот формат 4/3, а электронная таблица содержит 24 клетки по горизонтали и 18 клеток по вертикали, как показано на фиг.3. Отметим, что на фиг.3 точкой «О» помечен геометрический центр этого теста.

Сигнал «окошко» в пределах растра имеет ширину в единицах времени, равную расстоянию между лазерными зондами, которое кратно числу электронных клеток таблицы «сетчатое поле». По вертикали сигнал «окошко» занимает половину высоты растра.

Целесообразно генератор 6 выполнить полностью программируемым, как это реализовано в генераторе тестовых сигналов TPG-8 [4, с.432]. Это означает, что пользователь будет не ограничен только одним сигналом «сетчатое поле» и одним сигналом «окошко», которые находятся в генераторе 6 по умолчанию. В любое время можно создать эти сигналы с другими «клеточными» параметрами, например, использовать любой другой тестовый сигнал «сетчатое поле», загруженный в генератор 6 при помощи компьютера через USB-порт, в том числе и полученный путем скачивания необходимой информации в Интернете. На фиг.1 линия связи между генератором 6 и компьютером 9, показанная пунктирной линией, гарантирует получение этих новых возможностей.

Отметим, что это может быть необходимо, если в качестве отражательной таблицы 10 удобнее использовать не «УЭИТ», а другую унифицированную таблицу, например, «ИТ-72», содержащую в рабочем области сетчатое поле с числом клеток 6x8. Причиной такого выбора может быть другой (меньший по величине) коэффициент масштабирования телевизионной системы определяемый соотношением .

Блок 15 задержки по кадру реализует на интервал полукадра временную задержку кадрового синхроимпульса (КСИ) от телекамеры 2.

Формирователь 16 сигнала синхронизации обеспечивает получение на выходе по сигналам строк и кадров сигнала синхронизации приемника (ССП) с временными характеристиками его составляющих по ГОСТ 7845-92.

Как блок 15, так и формирователь 16 являются полностью цифровыми устройствами, а поэтому гарантируют исключительно высокую точность выполнения своих функциональных обязанностей и не влияют практически на систематическую погрешность общего результата работы по юстировке направления визирной оси телевизионной системы.

Способ юстировки направления визирной оси двухкамерной телевизионной системы осуществляется следующим образом.

Воспользуемся структурной схемой заявляемого устройства юстировки направления визирной оси двухкамерной телевизионной системы (см. фиг.1), реализующего заявляемый способ.

Упомянутые выше режимы работы 1 и 2 для коммутатора-смесителя 4 будем рассматривать и как два основных режима работы телевизионной системы.

Коммутатор-смеситель 4 в режиме 1 по команде с компьютера 9 подает на его вход «видео» полный телевизионный сигнал от телекамеры 1, а в режиме 2 - композитный видеосигнал комбинированного изображения от телекамер 1 и 2 одновременно.

От генератора 6 в выходной видеосигнал коммутатора-смесителя 4 добавляется маркерный сигнал «сетчатое поле», а в режиме 2 дополнительно выполняется коммутация входных видеосигналов по управляющему сигналу «окошко». Получаемый в результате всех этих операций видеосигнал воспроизводится на жидкокристаллическом экране монитора компьютера 9.

Выполним предварительно небольшой расчет.

Пусть исходно задаваемое разнесение геометрических центров фотоприемников телекамер по горизонтали должно составлять величину a₁=(40 45) мм.

Если наша отражательная таблица 10 имеет размеры: L×Н=(520×390) мм, то размеры одной ее клетки составляют: (520/24×390/18) мм = (21,6×21,6) мм.

Принимая, что разнесение по горизонтали составляет две клетки таблицы, имеем: a₁=43,3 мм. Этот показатель, удовлетворяющий требованию технического задания, становится величиной принятого параметра разнесения по горизонтали геометрических центров фотоприемников. Тогда расстояние между лазерными зондами, которое обязательно вдвое больше, чем величина а₁, составит четыре клетки, т.е. 86,6 мм.

Очевидно, что размер по горизонтали изображения «окна», наблюдаемого в режиме 2 телевизионной системы, определяется расстоянием между лазерными зондами, а, значит, составляет тоже 4 клетки. В заключение нашего расчета примем дополнительно, что вертикальное смещение вниз относительно горизонтальной оси симметрии для лазерных зондов составляет две клетки.

Обратимся к режиму 1 телевизионной системы и проведению в нем необходимых работ по юстировке.

Сначала ориентируют положение отражательной таблицы 10 так, чтобы при взгляде на нее регулировщик мог зафиксировать на ней два пятна: пятно от лазерного целеуказателя 7 и пятно от лазерного целеуказателя 8.

Потом по наблюдаемому на экране компьютера 9 телевизионному изображению вписывают в растр фотоприемника телекамеры 1 изображение отражательной таблицы 10 так, чтобы реперные отметки точно определили границу рабочего поля отражательной таблицы. При этом на экране компьютера 9 воспроизводится изображение «УЭИТ», а также сигнал «сетчатое поле», пятно от лазерного целеуказателя 7 и пятно от лазерного целеуказателя 8.

Затем при помощи предусмотренных в конструкции телекамеры 1 регулировок механизма 1-1 углового перемещения направления оптической оси добиваются, как показано на фиг.5, максимального совмещения центра отражательной таблицы 10 и центра электронной таблицы с точкой «O₁», пятна от лазерного целеуказателя 7 с точкой «А», а пятна от лазерного целеуказателя 8 с точкой «В». Отметим, что точка «В» находится на одной вертикальной линии сетки с точкой «О ₂» - геометрическим центром фотоприемника телекамеры 2.

Далее новой командой от компьютера 9 переводят телевизионную систему в режим 2 работы для продолжения работ по юстировке.

При этом на экране компьютера 9 будет воспроизводиться изображение «УЭИТ» с увеличенным в пределах «окошка» его фрагментом, сигнал «сетчатое поле», пятно от лазерного целеуказателя 7, пятно от лазерного целеуказателя 8, а также третье пятно увеличенного диаметра по отношению к диаметрам первых двух пятен. На фиг.6 положение «окошка» в растре отмечено пунктирной линией.

Далее при помощи предусмотренных в конструкции телекамеры 2 регулировок механизма 2-1 углового перемещения направления оптической оси добиваются, как показано на фиг.6, максимального совмещения третьего пятна с точкой «С», которая расположена на вертикальной оси симметрии (YY₁), а по отношению к верхней границе растра смещена на восемь клеток вниз. Этот показатель смещения определяется кратностью масштабирования телевизионной системы К_м.

Здесь необходимо отметить, что изображение пятна «С» по отношению к изображению своего первоисточника (пятна «В») увеличивается в диаметре в соответствии с кратностью масштабирования телевизионной системы К_м, величина которого в нашем примере составляет 4 ^× (четыре раза). В пределах «окошка» это увеличенное пятно «С» оказывается единственным, а расположено оно симметрично относительно пятен «А» и «В».

Проведем инженерную оценку технического результата предполагаемого изобретения.

Очевидно, что при выполнении регулировщиком всех правил и рекомендаций изложенной выше методики точность совмещения всех трех пятен с узловыми точками электронной таблицы «сетчатое поле» определяется толщиной линий этого теста по горизонтали и вертикали. Будем считать, что толщина электронного маркера по горизонтали и вертикали составляет два элемента по каждому направлению.

Тогда в режиме 1 работы телевизионной системы имеем величину погрешности (А) направления визирования в миллирадах:

В результате по соотношению (1) получаем величину ошибки направления визирования, равную 0,54 мрад.

В режиме 2 работы телевизионной системы погрешность ( ) будет в четыре раза меньше (0,14 мрад), т.к. угловое поле зрения по горизонтали составляет здесь не двенадцать, а три угловых градуса.

Это означает, что точность выполнения регулировочной работы на заключительном этапе возрастает тоже пропорционально, т.е. в четыре раза.

В отличие от прототипа в предлагаемом техническом решении юстировка направления визирной оси телевизионной системы выполняется с использованием унифицированных отражательных таблиц, что по сравнению с суррогатными таблицами заведомо повышает точность вписывания изображения в растр фотоприемника, а, значит, и точность регулировки направления визирной оси. Сама же эта регулировка выполняется при сохранении эксплуатационных значений угловых полей зрения каждой из телекамер. Следовательно, минимизирована ошибка измерения, путем исключения возможной погрешности из-за смещения оптического центра вариобъектива при регулировке его фокусного расстояния.

Дополнительное повышение точности регулировки направления визирной оси телевизионной системы может быть достигнуто путем «машинной» оценки результата юстировочного процесса при помощи компьютера, исключая так называемый «человеческий фактор». Для этого вводимый в компьютер сигнал изображения должен быть замерен с использованием специализированной компьютерной программы, которая обеспечит регулировщику оперативный доступ к промежуточному результату выполненной юстировки по соотношению (1), предлагая в итоге завершить настроечную работу или ее продолжить.

В настоящее время все элементы структурной схемы устройства для юстировки направления визирной оси двухкамерной телевизионной системы, которые реализуют все действия согласно заявляемому способу и определяют заявляемое устройство, освоены отечественной промышленностью. Поэтому следует считать предполагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.

Необходимо отметить, что заявитель и автор ранее предложили техническое решение [5], которое решает поставленную задачу и оформлено в виде заявки на выдачу патента на изобретение. По данным на сайте ФИПС, на 15.08.2012, состояние делопроизводства по ней - экспертиза по существу.

Однако недостатком решения [5] следует признать возникновение в режиме 2 искажений при воспроизведении пятен «А» и «В», а именно: они вынужденно становятся «половинками» первоначальных изображений.

В предлагаемом сейчас техническом решении этот недостаток преодолен, благодаря изменению в организации кадровой синхронизации для телевизионной системы, а также изменению параметров «окна» увеличенного изображения.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ № 2275750. МПК H04N 1/393, 5/30, G02B 23/10. Способ юстировки направления визирной оси двухкамерной телевизионной системы и устройство для его осуществления. / В.М. Смелков, Т.Н. Гутаревич, В.В. Уклеев // Б.И. - 2006. - № 12.

2. Руководство по быстрой установке продукта Aver TV 307 от компании AverMedia TECHNOLOGIES, Inc. (Тайвань).

3. Патент РФ № 2298883. МПК H04N 5/30. Устройство для юстировки направления визирной оси двухкамерной телевизионной системы. / В.М. Смелков, Т.Н. Гутаревич, С.В. Денисова, В.В. Уклеев // Б.И. - 2007. - № 13.

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

5. Заявка РФ на предполагаемое изобретение № 2011125556/07(037699). Способ юстировки направления визирной оси двухкамерной телевизионной системы и устройство для его осуществления. / В.М. Смелков; заявитель - В.М. Смелков. // Приоритет от 21.06.2011.