Устройство для скоростной регистрации изображений

Использование: В телевизионной технике, а именно - в системах скоростной цифровой видеосъемки для передачи и обработки видеосигналов быстропротекающих процессов.

Существо: Устройство содержит видеокамеру, оптический вход которой связан через проекционный объектив с выходом электронно-оптического преобразователя, оптический вход которого связан через входной объектив с изображением регистрируемого объекта, выход видеокамеры соединен через кабель связи с контроллером блока приема и обработки информации, соединительные разъемы, интерфейсный модуль и источник электропитания, программируемый высоковольтный источник электропитания и последовательно соединенные программируемый формирователь временных интервалов задержки, программируемый формирователь длительности затворного импульса и формирователь высоковольтного наносекундного затворного импульса, вход интерфейсного модуля связан через соответствующий соединительный разъем с кабелем связи, а выход - с информационными входами программируемого высоковольтного источника электропитания, программируемого формирователя временных интервалов задержки и программируемого формирователя длительности затворного импульса, причем выход программируемого высоковольтного источника электропитания подключен к управляющему входу формирователя высоковольтного наносекундного затворного импульса, выход которого подключен к затвору электронно-оптического преобразователя, а запускающий вход программируемого формирователя временных интервалов задержки подключен к входу «ПУСК» устройства.

Полезная модель относится к телевизионной технике и может использоваться в системах скоростной цифровой видеосъемки для передачи и обработки видеосигналов быстропротекающих процессов.

Известно устройство на основе фотоприемной ПЗС-матрицы [1] (ПЗС - прибор с зарядовой связью), включающее объектив и последовательно соединенные между собой фотоприемную ПЗС-матрицу с устройством антиблюминга, расположенную в фокальной плоскости объектива, а также блок усиления и обработки видеосигнала и блок управления фотоприемной ПЗС-матрицей, выход которого соединен с управляющими шинами фотоприемной ПЗС-матрицы, причем перед объективом дополнительно введен оптический фильтр переменной плотности, изменяющий коэффициент пропускания в зависимости от интенсивности падающего на него потока излучения.

Недостатком такого устройства являются ограниченные возможности, поскольку в нем не предусмотрены средства для оперативной настройки параметров.

Известно также видеокамера [2], содержащая блок приема оптической видеоинформации, выход которого связан с входом блока преобразования аналогового видеосигнала в цифровой, выход которого через общую шину связан с входом блока оперативной памяти временного хранения данных, с которым связан процессорный блок обработки цифровых сигналов, имеющий устройства ввода-вывода данных, съемный блок постоянной памяти хранения данных, связанный с процессорным блоком и блоком оперативной памяти временного хранения данных, видеоконтрольный блок, а также блок компрессии цифрового видеосигнала, причем видеокамера снабжена подключенными к общей шине блоками компрессии звукового и видеосигнала с сжатием по технологии MPEG-2, контроллером управления видеокамерой, декодером цифровых звукового и видеосигналов с декомпрессией по технологии MPEG-2, контроллером подключения дополнительной съемной памяти оперативного хранения данных, контроллером интерфейсов для подключения к компьютерным устройствам обработки данных

или устройствам хранения данных и стационарному монитору, и связанным через общую шину с процессорным блоком и контроллером управления видеокамерой программно-запоминающим устройством с программным обеспечением обработки видеоинформации, выводимой на видеоконтрольный блок, выполненный в виде поворотно-закрепленного на корпусе камеры монитора, при этом блок преобразования аналогового видеосигнала в цифровой выполнен на матрицах высокого разрешения с преобразованием поступающего сигнала в цифровой поток данных по протоколу SDTV, блок компрессии цифрового видеосигнала, поступающего с блока преобразования аналогового видеосигнала в цифровой, выполнен в виде кодера со сжатием цифровых данных по технологии MPEG-2, при этом вход кодера подключен к соответствующему выходу блока преобразования аналогового видеосигнала в цифровой.

Недостатком известного устройства является его сложность, обусловленная большим количеством входящих в него функциональных блоков.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является известная система скоростной цифровой видеосъемки [3], содержащая видеокамеру, выход которой связан посредством канала передачи видеосигнала (кабель связи) с контроллером блока приема и обработки информации, видеоконтрольный блок, интерфейсный модуль и источник электропитания, коммутационно-распределительный узел, содержащий соединительные разъемы для передачи и/или приема сигналов синхронизации и для подключения видеоконтрольного блока и источника электропитания к соответствующим элементам системы, а также оптический разъем, связанный с видеокамерой и волоконно-оптический кабель связи, подключенный с одной стороны к оптическому разъему, а с другой - к блоку приема и обработки информации.

Недостатками такой системы являются ограниченные функциональные возможности, поскольку в нем не предусмотрены средства для эффективного управления параметрами системы при скоростной видеосъемке.

Технический результат, заключающийся в устранении отмеченного недостатка, достигается в предлагаемом устройстве для скоростной регистрации изображений, содержащем видеокамеру, оптический вход которой связан через проекционный объектив

с выходом электронно-оптического преобразователя, оптический вход которого связан через входной объектив с изображением регистрируемого объекта, выход видеокамеры соединен через кабель связи с контроллером блока приема и обработки информации, соединительные разъемы, интерфейсный модуль и источник электропитания, тем, что оно содержит программируемый высоковольтный источник электропитания и последовательно соединенные программируемый формирователь временных интервалов задержки, программируемый формирователь длительности затворного импульса и формирователь высоковольтного наносекундного затворного импульса, вход интерфейсного модуля связан через соответствующий соединительный разъем с кабелем связи, а выход - с информационными входами программируемого высоковольтного источника электропитания, программируемого формирователя временных интервалов задержки и программируемого формирователя длительности затворного импульса, причем выход программируемого высоковольтного источника электропитания подключен к управляющему входу формирователя высоковольтного наносекундного затворного импульса, выход которого подключен к затвору электронно-оптического преобразователя, а запускающий вход программируемого формирователя временных интервалов задержки подключен к входу «ПУСК» устройства.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит цифровую видеокамеру 1, оптический вход которой связан через проекционный объектив 2 с выходом электронно-оптического преобразователя 3 (ЭОП), оптический вход которого связан через входной объектив 4 с изображением регистрируемого объекта (на чертеже не показан).

Выход видеокамеры 1 соединен через соединительный разъем 5 и кабель связи 6 с контроллером 7 блока 8 приема и обработки информации.

Устройство содержит также интерфейсный модуль 9, источник 10 электропитания, связанный через соединительный разъем 11 с внешним источником электропитания (на чертеже не показан). Источник 10 электропитания предназначен для питания входящих в устройство функциональных блоков и узлов.

В устройство входят также программируемый высоковольтный источник 12 электропитания и последовательно соединенные программируемый формирователь 13 временных интервалов задержки, программируемый формирователь 14 длительности затворного импульса и формирователь 15 высоковольтного наносекундного затворного импульса. Вход интерфейсного модуля 9 связан через соответствующий соединительный разъем 5 с кабелем 6 связи, а выход - с информационными входами программируемого высоковольтного источника 12 электропитания, программируемого формирователя 13 временных интервалов задержки и программируемого формирователя 14 длительности затворного импульса. Выход программируемого высоковольтного источника 12 электропитания подключен к управляющему входу формирователя 15 высоковольтного наносекундного затворного импульса, выход которого подключен к затвору электронно-оптического преобразователя 3. Запускающий вход программируемого формирователя 13 временных интервалов задержки подключен к входу 16 «ПУСК» устройства.

Устройство работает следующим образом.

Основой устройства являются электронно-оптический преобразователь (ЭОП) 3 с наносекундным затвором и цифровая видеокамера 1, обеспечивающие регистрацию изображения движущегося с большой скоростью объекта (например, снаряда или пули) с временем экспозиций до 10^-8 с.

При проведении съемки быстропротекающего процесса в предлагаемом устройстве реализуется метод синхронной высокоскоростной съемки.

Съемка при коротких экспозициях требует активной подсветки объекта, которую выполняет лампа-вспышка (или мощный импульсный лазер). Запуск лампы-вспышки осуществляется синхронно сигналом от фотодатчика (на чертеже не показаны) в момент появления объекта в поле зрения входного объектива 4. Лазер, оптически связанный с фотоприемником (на чертеже не показаны) размещают вблизи траектории полета снаряда в определенном месте (например, на некотором расстоянии от мишени).

Точная регулировка задержки срабатывания затвора ЭОП 3 определяет момент съемки и выбирается из расчетного времени появления объекта в заданной точке. Вместе с тем, использование устройства для съемки объектов, движение которых может

происходить с различными скоростями, требует возможности изменения времени экспозиции в достаточно широких пределах.

После включения устройства оператор с помощью блока 8 приема и обработки информации (компьютера) и специального программного обеспечения через кабель 6 связи и интерфейсный модуль 9 производит установку всех параметров устройства в программируемые модули 12, 13 и 14.

К этим параметрам относятся:

- величина задержки запуска импульсной лампы-вспышки;

- величина задержки срабатывания формирователя затворного импульса в формирователе 13;

- значение длительности затворного импульса (время экспозиции) - в формирователе 14;

- значение коэффициента усиления ЭОП (напряжение на источнике 12).

При пролете снаряда фотоприемник формирует управляющий сигнал для импульсной лампы - вспышки (на чертеже не показана) и сигнал «ПУСК», поступающий на вход 16 устройства.

Изображение движущегося объекта, регистрируемое видеокамерой 1, преобразуется в видеосигнал и передается через соединительный разъем 5, кабель 6 связи и контроллер 7 в блок 8 для обработки и хранения.

Синхронизация камеры 1 может осуществляться от внешнего синхроимпульса или от блока 8 (программный запуск).

Объем буферной памяти блока 8 может составлять более 16 Гбайт, что обеспечивает запись изображений объектов с необходимой дискретностью и достаточно высоким качеством.

Устройство для скоростной регистрации изображений реализовано на основе блоков и узлов цифровой вычислительной техники и находится в серийном изготовлении.

Источники информации:

1. Патент РФ на полезную модель №32347, М.Кл. H 04 N, 5/235, опублик. 2003.

2. Свидетельство РФ на полезную модель №11433, М.Кл. H 04 N, 1/00, опублик. 1999.

3. Патент РФ на полезную модель №49405, М.Кл. H 04 N, 5/235, опублик. 2005.

Устройство для скоростной регистрации изображений, содержащее видеокамеру, оптический вход которой связан через проекционный объектив с выходом электронно-оптического преобразователя, оптический вход которого связан через входной объектив с изображением регистрируемого объекта, выход видеокамеры соединен через кабель связи с контроллером блока приема и обработки информации, соединительные разъемы, интерфейсный модуль, источник электропитания, программируемый высоковольтный источник электропитания и последовательно соединенные программируемый формирователь временных интервалов задержки, программируемый формирователь длительности затворного импульса и формирователь высоковольтного наносекундного затворного импульса, вход интерфейсного модуля связан через соответствующий соединительный разъем с кабелем связи, а выход с информационными входами программируемого высоковольтного источника электропитания, программируемого формирователя временных интервалов задержки и программируемого формирователя длительности затворного импульса, причем выход программируемого высоковольтного источника электропитания подключен к управляющему входу формирователя высоковольтного наносекундного затворного импульса, выход которого подключен к затвору электронно-оптического преобразователя, а запускающий вход программируемого формирователя временных интервалов задержки подключен к входу "ПУСК" устройства.