УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКОРОСТНОЙ РЕГИСТРАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Полезная модель относится к телевизионной технике и может использоваться в системах скоростной цифровой видеосъемки для передачи и обработки видеосигналов быстропротекающих процессов.
Известна система скоростной цифровой видеосъемки [1], содержащая электронно-оптический блок, блок приема и обработки информации, импульсную лампу-вспышку и оптически связанные лазерный излучатель и фотодатчик, установленные на линии, пересекающей траекторию движения регистрируемого объекта, при этом электронно-оптический блок содержит видеокамеру, входной и проекционный объективы, соединительные разъемы, интерфейсный модуль, источник электропитания и электронно-оптический преобразователь, оптический вход которого связан через входной объектив с изображением регистрируемого объекта, а выход - через проекционный объектив с оптическим входом видеокамеры, соединенной через кабель связи с контроллером блока приема и обработки информации, при этом электронно-оптический блок содержит программируемый высоковольтный источник электропитания и последовательно соединенные программируемый формирователь временных интервалов задержки, программируемый формирователь импульсов многократной экспозиции, 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, программируемого формирователя импульсов многократной экспозиции 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», соединенному с одним из выходов фотодатчика, другой выход которого подключен к
входу синхронизации импульсной лампы-вспышки, управляющий вход которой соединен через кабель связи с контроллером блока приема и обработки информации.
Недостатком такой системы является невозможность избавиться от параллакса при съемке быстропротекающих процессов, поскольку в нем не предусмотрены технические средства для его устранения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство для скоростной регистрации изображений [2], содержащее корпус с несущими конструктивными элементами, в корпусе размещены электронный блок обработки видеоинформации, связанный через соединительный разъем с кабелем связи, входной объектив, оптический вход которого связан с изображением регистрируемого объекта, а выход - с каналом обработки видеоинформации, содержащим оптически связанные фокусирующий объектив и электронно-оптический преобразователь, а также модуль управления, коллимирующий объектив, вход которого оптически связан с выходом входного объектива, разделительную призму, два зеркала, распорный элемент и второй канал обработки видеоинформации с соответствующими фокусирующим объективом, электронно-оптическим преобразователем и модулем управления, при этом выходы модулей управления каналов обработки информации подключены к входам электронного блока обработки видеоинформации, разделительная призма установлена на оптической оси коллимирующего объектива, отражательные грани разделительной призмы оптически связаны с зеркалами, установленными под углом 45° к продольной оси устройства и связанными с оптическими входами фокусирующих объективов каналов обработки видеоинформации, несущие конструктивные элементы выполнены в виде двух опорных плит, установленных ортогонально продольной оси устройства и закрепленных на верхней и нижней стенках корпуса, при этом распорный элемент закреплен между упомянутыми опорными плитами, разделительная призма и зеркала установлены на первой опорной плите со стороны коллимирующего объектива, фокусирующие объективы расположены между указанными плитами, электронно-оптические преобразователи установлены на задней стороне второй опорной плиты.
Недостатком такого устройства является недостаточное быстродействие при видеосъемке быстропротекающих процессов, поскольку оно содержит два канала обработки информации.
Технический результат, заключающийся в повышении быстродействия при регистрации быстропротекающих процессов, достигается в предлагаемом устройстве для скоростной регистрации изображений, содержащем корпус с несущими конструктивными элементами, выполненными в виде двух опорных плит, в корпусе размещены электронный блок обработки видеоинформации, входной объектив, оптический вход которого связан с изображением регистрируемого объекта, а выход - со входом коллимирующего объектива, выход которого связан через разделительную призму и зеркала с каналами обработки видеоинформации, каждый из которых содержит модуль управления, выход которого подключен к входам электронного блока обработки видеоинформации, и оптически связанные фокусирующий объектив и электронно-оптический преобразователь, тем, что оно выполнено четырехканальным, а разделительная призма, установленная на оптической оси коллимирующего объектива, выполнена с четырьмя симметрично расположенными отражательными гранями, оптически связанными с четырьмя зеркалами, установленными под углом 45° к продольной оси устройства и связанными с оптическими входами фокусирующих объективов каналов обработки видеоинформации.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображено устройство в изометрии со снятым защитным кожухом;
- на фиг.2 показан вид устройства сбоку;
на фиг.3 показан вид на устройство спереди (со стороны входного объектива);
- на фиг.4 изображено зеркало;
- на фиг.5 представлена разделительная призма.
Устройство (фиг.1, фиг.2) содержит корпус 1 с несущими конструктивными элементами, выполненными в виде двух опорных плит 2 и 3, установленных ортогонально продольной оси устройства и закрепленных на верхней и нижней стенках корпуса.
В корпусе 1 размещены электронный блок обработки видеоинформации 4, выполненный на печатных платах с электрорадиоэлементами.
В передней части корпуса установлен входной объектив 5 (фиг.3), оптический вход которого связан с изображением регистрируемого объекта.
Устройство содержит четыре идентичных канала обработки видеоинформации, каждый из которых включает оптически связанные между собой фокусирующий объектив
(на чертежах не показаны, расположены за защитной стенкой между опорными плитами 2 и 3) и электронно-оптический преобразователь 6, а также модуль 7 управления.
Кроме того, устройство содержит коллимирующий объектив 8, вход которого оптически связан с выходом входного объектива 5, разделительную призму 9 (фиг.2) и четыре зеркала 10 (фиг.4).
Разделительная призма 9, выполненная с четырьмя отражающими гранями (фиг.5), установлена на оптической оси коллимирующего объектива 8 и оптически связана с четырьмя зеркалами 10, установленными под углом 45° к продольной оси устройства и связанными с оптическими входами фокусирующих объективов (на чертежах не показаны).
Сверху корпуса 1 закреплена рукоятка 11, предназначенная для переноски устройства при транспортировке и эксплуатации.
Разделительная призма 9 и зеркала 10, предназначенные для разделения и переноса изображения на четыре канала, установлены на первой опорной плите 2 со стороны коллимирующего объектива 8. Фокусирующие объективы расположены между указанными плитами 2 и 3 (закрыты стенкой 12), электронно-оптические преобразователи 9 установлены на задней стороне второй опорной плиты 3.
Выходы четырех модулей 7 управления каналов обработки информации подключены к входам электронного блока 4 обработки видеоинформации.
Каналы обработки информации совместно с электронным блоком 4 предназначены для преобразования изображения быстроперемещающегося объекта или быстропротекающего процесса в видеосигнал, передаваемый через соединительный разъем 13 во внешнюю систему обработки информации (на чертеже не показана).
Модули 7 управления предназначены для считывания информации с матричных электронно-оптических преобразователей 6 и для обеспечения согласованной во времени работы каналов обработки информации.
Устройство работает следующим образом.
При проведении съемки быстропротекающего процесса в предлагаемом устройстве реализуется метод синхронной высокоскоростной съемки по четырем каналам.
При пролете объекта, находящегося в поле зрения объектива 5, его изображение поступает на коллимирующий объектив 8, затем на разделительную призму 9, с помощью
-8
которой оно «разделяется на четыре канала», и поступает на зеркала 10, которые направляют его одновременно на входы фокусирующих объективов четырех каналов обработки информации, после чего они поступают на входы электронно-оптических преобразователей 6. Электронно-оптические преобразователи 6 с наносекундным затвором обеспечивают преобразование изображения движущегося с большой скоростью объекта (снаряда, пули или другого объекта) с временем экспозиций до 10 с.
С электронно-оптических преобразователей 6 видеосигналы в цифровом виде подаются на информационные входы электронного блока 4, где преобразуются в результирующий видеосигнал, несущий покадровую информацию об изображении.
С выхода электронного блока 4 видеосигнал передается через соединительный разъем 13 по кабелю связи (на чертеже не показан) во внешнюю систему приема и обработки информации (на чертеже не показана), где обрабатывается по специальной программе и записывается в буферную память (не показана). Объем буферной памяти позволяет обеспечивает покадровую запись изображений объектов с необходимой дискретностью и достаточно высоким качеством.
Поскольку в устройстве используется единая оптическая система для четырех каналов обработки информации, т.е. устройство позволяет проводить слежение за быстродвижущимся объектом с помощью одного входного объектива 5, то полностью исключается явление параллакса. Дело в том, что при обработке информации электронно-оптические преобразователи 6 и каждый из электронных компонентов, относящихся к каждому каналу, вносят определенную временную задержку, которые суммируются и накапливаются.
Техническое решение, реализованное в предлагаемой конструкции устройства, позволяет повысить быстродействие при обработке покадровой видеоинформации за счет того, что четыре канала обработки информации работают попеременно и переключаются с помощью модулей управления 7. В то время, когда происходит обработка предыдущего кадра видеоинформации в одном канале, другой канал может начать принимать и обрабатывать следующий кадр видеоинформации.
Механическая часть устройства (корпус 1, опорные плиты 2 и 3, стенка 12, рукоятка 11) изготавливается из алюминиевого сплава и проходит специальную обработку для чернения поверхностей (чтобы не создавать оптических помех в виде световых бликов и
отражений). Оптические узлы (объективы 5, 8, призма 9, зеркала 104) являются стандартными и изготавливаются на предприятиях оптической промышленности.
Электронно-оптические преобразователи 6 являются матричными твердотельными фоточувствительными приборами, которые изготавливаются на предприятиях электронной техники. Электронные узлы и элементы устройства для скоростной регистрации изображений реализованы на элементах цифровой вычислительной техники, находящихся в серийном изготовлении.
Источники информации:
1. Патент РФ на полезную модель №53524, М. Кл. H04N, 5/235, опублик. 2006 г.
2. Патент РФ на полезную модель №63153, М. Кл. H04N, 5/235, опублик. 2007 г.