Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СТЕРЕОТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА - Патент РФ 2030119
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СТЕРЕОТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА
УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СТЕРЕОТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА

УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СТЕРЕОТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в технике телевидения, стереотелевизионных устройствах формирования стереотелевизионного изображения подвижного объекта. Сущность изобретения: устройство формирования стереотелевизионного изображения подвижного объекта содержит последовательно соединенные стереотелевизионную передающую камеру 1, линию 2 связи, блок 3 задержки, первый видеоконтрольный блок 4, второй видеоконтрольный блок 5, блок 6 пространственной селекции сигнала изображения, два блока 7,8 измерения размеров изображения, делитель 9 и блок 10 масштабирования. Обеспечивается возможность формирования стереоизображения при изменении дальности до объекта. 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2030119
Класс(ы) патента: H04N13/00
Номер заявки: 4929855/09
Дата подачи заявки: 19.04.1991
Дата публикации: 27.02.1995
Заявитель(и): Головное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Энергия"
Автор(ы): Богомолов В.П.; Смирнов А.И.; Борисов Э.В.
Патентообладатель(и): Смирнов Александр Иванович
Описание изобретения: Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано в стереотелевизионных устройствах при работе с динамическими объектами или со стационарными объектами, относительно которых передвигается платформа с установленной на ней телевизионной камерой.
Известно устройство, содержащее передающую стереотелевизионную камеру, первый и второй видеоусилители, стереовидеоконтрольный блок, синхрогенератор, блоки кадровой и строчной развертки, датчик слежения, вычислитель, счетчик числа строк, корректор нелинейности строчной развертки и усилитель сигнала с соответствующими связями (авт. св. СССР N 1190542, кл. Н 04 N 13/00, 1983).
Недостатком устройства является относительная сложность, обусловленная использованием стереотелевизионной камеры.
Существует класс задач формирования трехмерного изображения, при котором видеосигнал поступает непосредственно с подвижного аппарата, пролетающего над объектом. В этих условиях для получения стереоэффекта можно использовать временной параллакс (ВП), который получается при относительном движении передающей камеры и объекта.
ВП широко используется при аэрофотосъемке для получения стереофотографий поверхности земли и облачного покрова с помощью одной камеры и двухмерной фотографии.
Параллакс между левым и правым кадрами получается за счет временного сдвига при последовательном фотографировании. В отличие от аэрофотосъемки телевизионная система, использующая ВП, позволяет наблюдать объекты в динамике непосредственно в момент передачи.
В одном варианте системы световое изображение преобразуется в электрический видеосигнал и записывается на ленту по одному или двум каналам. Записываемый сигнал задерживается на разные промежутки времени относительно сигнала, передаваемого по другому каналу. Каждая пара относительно задержанных сигналов воспроизводится на ВКУ в виде отдельных изображений для левого и правого глаза.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее последовательно соединенные телекамеру, линию связи, блок задержки и первый видеоконтрольный блок, а также второй видеоконтрольный блок, соединенный с линией связи, и блок пространственной селекции изображений стереопары, установленный перед первым и вторым видеоконтрольными блоками (патент США N 3527880, кл. 339-92, 1986).
Такое устройство позволяет получить сколь угодно большой базис съемки, что достигается изменением интервала времени между воспроизведением левого и правого кадров стереопары. Вместе с тем устройство работоспособно только при неизменном расстоянии между телекамерой и объектом. Однако, как показала практика, например, при сближении КА относительная скорость содержит как боковую, так и продольную составляющую, которая приводит к изменению расстояния между объектами и, следовательно, размеров изображения объекта. Применение устройства-прототипа в данном случае для формирования стереоизображений невозможно из-за изменений размеров изображения стереопары.
Цель изобретения - обеспечение возможности формирования стереоизображения при изменении дальности до объекта наблюдения.
Цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные стереотелевизионную камеру, линию связи, блок задержки и первый видеоконтрольный блок, а также второй видеоконтрольный блок и блок пространственной селекции изображений стереопары, установленный перед первым и вторым видеоконтрольными блоками, введены первый и второй блоки измерения размеров изображения, делитель и блок масштабирования, причем вход первого блока измерения размеров изображения соединен с выходом линии связи, а выход - с первым входом делителя, вход второго блока измерения размеров изображения соединен с выходом блока задержки, а выход - с вторым входом делителя, выход которого соединен с управляющим входом блока масштабирования, информационный вход которого соединен с выходом линии связи, а выход - с входом второго видеоконтрольного блока.
Анализ научно-технической литературы показал, что отсутствуют устройства с указанной совокупностью признаков. Следовательно, предложение отвечает критерию "новизна".
Кроме того, цель изобретения достигается всей введенной совокупностью существенных признаков, которая в указанном сочетании не обнаружена. Следовательно, предложение отвечает критерию "существенные отличия".
На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит последовательно соединенные стереотелевизионную передающую камеру 1, линию 2 связи, блок 3 задержки и первый видеоконтрольный блок 4, а также второй видеоконтрольный блок 5, блок 6 пространственной селекции изображений, установленный перед первым 4 и вторым 5 видеоконтрольными блоками, первый 7 и второй 8 блоки измерения размеров сигнала изображения, делитель 9 частоты и блок 10 масштабирования. Вход первого блока 7 измерения размеров сигнала изображения соединен с выходом линии 2 связи, а выход - с первым входом делителя 9 частоты, вход второго блока 8 измерения размеров сигнала изображения соединен с выходом блока 3 задержки, а выход - с вторым входом делителя 9 частоты, выход которого соединен с управляющим входом блока 10 масштабирования, информационный вход которого соединен с выходом линии 2 связи, а выход - с входом второго видеоконтрольного блока 5.
Блоки 1, 2, 4, 5 являются стандартными устройствами телевизионной техники. Блок 6 может быть выполнен в виде, описанном в кн. Мамчева Г.В. Стереотелевизионные устройства отображения информации. М. : Радио и связь, 1983, с. 13. Блок 3 задержки может быть выполнен, например, как в прототипе при помощи двух видеомагнитофонов, один из которых находится в записывающем, а другой - воспроизводящем режиме, причем для записи и воспроизведения используется магнитная лента с петлей, длина которой задает время задержки. Блоки 7, 8 измерения размеров сигнала изображения могут быть выполнены в виде, представленном в кн. Системы технического зрения. /Под ред. А.Н. Писаревского. - Л. : Машиностроение, 1988, с. 154. Делитель частоты 9 может быть выполнен на базе БИС К145ИП12, широко используемой в микрокалькуляторах (см. Микросхемы и их применение. Справочное пособие. М.: Радио и связь, 1983). Блок 10 масштабирования может быть выполнен в виде, представленном в кн. Цуккермана И.И. Преобразование электронного изображения. Л.: Энергия, 1972, с. 90, причем в качестве управляющего входа используется преобразующая система.
Работает предлагаемое устройство следующим образом.
Изображение объекта, относительно которого перемещается стереотелекамера 1, преобразуется последней в видеосигнал, поступающий через линию 2 связи в блок 3 задержки, в котором осуществляется задержка видеосигнала на время τ, зависящее от величины боковой составляющей относительной скорости. С выхода блока задержки видеосигнал поступает в первый видеоконтрольный блок 4, на котором осуществляется отображение одного из изображений стереопары.
С входа и выхода блока 3 задержки видеосигналы поступают соответственно на первый 7 и второй 8 блоки измерения размеров сигнала изображения. На выходах этих блоков формируются сигналы, соответствующие размерам изображения в текущий момент времени Аи и задержанного на время τ (А), которые поступают на входы делителя 9. На выходе делителя формируется сигнал, равный отношению K = , который поступает на управляющий вход блока 10 масштабирования, на информационный вход которого поступает текущий видеосигнал с линии 2 связи. В блоке 10 осуществляется растяжение или сжатие видеосигнала в зависимости от величины К. Таким образом, осуществляется нормирование размеров изображений. Видеосигнал с выхода блока 10 масштабирования поступает на вход видеоконтрольного блока 5, на экране которого формируется соответствующее изображение.
Пусть стереотелекамера, ось которой перпендикулярна плоскости I-I, перемещается в этой плоскости из точки Ол в точку Оп, при этом фотомишень телекамеры перемещается в плоскости III-III, а объект расположен в плоскости II-II. На фиг. 2 l - минимальное расстояние до объекта; f - фокусное расстояние объектива телекамеры; b - базис съемки. В этом случае линейный параллакс передачи точки А1
PA1 = A A1п - ОлОп, а точки А2
РА2 = А А2п - ОлОп.
Поскольку разность взаимного восприятия точек А1 и А2 определяется разностью параллактических углов рассматриваемого изображения, то целесообразно определить разность между значениями линейных параллаксов передачи обеих точек:
P = P-P= AA2п-AA1п= , (1) откуда b = .
Принимая во внимание, что воспроизводящее устройство телевизионной системы дает увеличение в g раз по отношению экранного изображения к изображению на фотокатоде и что l >> h, получают
b ≈ .
Время перемещения телекамеры из точки Ол в точку Оп
t = , где V - боковая скорость перемещения телекамеры.
Последняя формула показывает, как выбрать время задержки τ исходя из требуемого базиса съемки b.
Предыдущие рассуждения верны для случая движения телекамеры по круговой траектории с центром в точке расположения объекта наблюдения или для съемок из разных точек с одинаковым расстоянием от телекамеры до объекта, т. е. для случая, при котором можно использовать прототип (при этом подразумевается, что ориентация телекамеры или платформы, на которой она установлена, застабилизирована в инерциальной системе координат).
Если стереотелекамера движется по отношению к объекту таким образом, что изменяется относительная дальность до объекта, то помимо полезной боковой составляющей относительной скорости Vб, определяющей эффект "оглядывания" объекта с изменением ракурса съемки и появления параллакса, продольная составляющая относительной скорости, направленная в сторону объекта, приводит к изменению размеров изображения объекта, что вызывает при превышении некоторого порогового значения, зависящего от физиологических свойств зрения, пропадание стереоэффекта, несмотря на достаточное изменение ракурса.
Как известно, размеры изображения Аи оптической системы связаны с расстоянием ρ до объекта соотношением
Aи= , где Ао - размер объекта;
С - коэффициент пропорциональности, зависящий от увеличения объектива оптической системы.
Если в момент t1 расстояние до объекта ρ1, а в момент t2 - ρ2 , то справедливо соотношение = = K, показывающее, что для определения коэффициента масштабирования для нормирования снимков можно использовать не только отношение размеров изображений, но и отношение относительных дальностей (например, при наличии дальномера на одном из объектов).
Опыт практического использования предлагаемого устройства показывает, что в случае использования размеров изображения для определения коэффициента масштабирования целесообразно измерение размеров объекта проводить в плоскости, перпендикулярной плоскости "облета" объекта. В этом случае снижается погрешность, вносимая за счет изменения размеров, вызванных изменением ракурса съемки (т.е. в плоскости облета).
Рассмотрим, как изменяется параллакс при изменении дальности до объекта. Используя формулу (1) для l >> h, получают
P = .
Для нормального случая при неизменной относительной дальности l1параллакс
P1= .
В случае изменения относительной дальности (при перемещении телекамеры из точки 1 в точку 2) параллакс
P2= .
Отношения параллаксов
= · .
Принимая во внимание, что = (см. фиг. 3), получают = и так как ранее было показано, что = , получают = , т.е. параллакс пропорционален размерам изображения объекта. Следовательно, нормируя размеры объекта путем растяжения или сжатия, осуществляют и нормирование параллаксов, что обеспечивает формирование стереопары в случае изменения относительной дальности между телекамерой и объектом.
Предложенное техническое решение позволяет резко расширить область применения устройства, так как снимаются ограничения, связанные с изменением расстояния между телекамерой и объектом. Появляется возможность формирования стереоизображений из архивных видео- и кинофильмов, при съемке которых оператор, имеющий монокулярную камеру, перемещался относительно объекта не только в сторону, но и приближаясь или удаляясь от него.
Пусть, например, l = 350 км, hmin = 1 км, Vбок = 7 км/с, размер изображения на фотокатоде 28 х 28 мм2, размер экрана 280 х x210 мм2, поле зрения объектива 100 км, Рmin = 0,41 мм. Тогда
q = = 10,
f = · 350·103 ≈ 0,1 м,
b = = 50·103 м.
τ = ≈ 7 с. Пусть за это же время расстояние до объекта уменьшилось на 40 км, т.е. продольная составляющая относительной скорости Vпрод= = 44/3 км/с/ тогда размеры изображения увеличатся в = 0,88 раз, следовательно, коэффициент масштабирования составит 0,88.
Формула изобретения: УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СТЕРЕОТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА, содержащее последовательно соединенные телевизионную передающую камеру, линию связи, блок задержки и первый видеоконтрольный блок, а также второй видеоконтрольный блок и блок пространственной селекции сигнала изображений стереопары, оптически связанный и установленный перед первым и вторым видеоконтрольными блоками, отличающееся тем, что, с целью формирования сигнала стереоизображения при изменении дальности до объекта, в него дополнительно введены первый и второй блоки измерения размеров сигнала изображения, делитель и блок масштабирования, причем вход первого блока измерения размеров сигнала изображения соединен с выходом линии связи, а выход - с первым входом делителя, вход второго блока измерения размеров сигнала изображения соединен с выходом блока задержки, а выход - с вторым входом делителя, выход которого соединен с управляющим входом блока масштабирования, информационный вход которого соединен с выходом линии связи, а выход - с входом второго видеоконтрольного блока.