КОМПЛЕКС ПАНОРАМНОГО ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ТЕРРИТОРИИ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к локальным системам мониторинга и контроля. Она включает лазерный угломер - дальномер, блок детального видеообзора, тепловизор, электронный компас, размещенные на высокоточной гиростабилизированной опорно-поворотной платформе, GPS/ГЛОНАСС приемник, блок обработки, оптико-механический блок, абонентские блоки; автоматизированные рабочие места (АРМ), тепловизор и приемник GPS/ГЛОНАСС, соединенные между собой в соответствии с блок-схемой, изображенной на фиг.1.
Уровень техники.
Аналогом заявленного технического решения можно считать патент на изобретение №2383900 от 09.01.2008 «Способ обнаружения объекта в окружающем пространстве». Изобретение относится к способу обнаружения объектов в окружающем пространстве. Способ обнаружения объекта в окружающем пространстве заключается в приеме и формировании опорного и сравниваемого изображений, одновременной регистрации обоих изображений и их обработке с включением определения параллактического смещения объекта на сравниваемом изображении относительно опорного. Прием и формирование опорного и сравниваемого изображений производят N парами идентичных оптических систем, ориентированных на собственные направления с охватом всего окружающего пространства. Оптические системы в каждой паре разносят относительно друг друга по нормали к единой плоскости и обеспечивают во всех парах единое базовое расстояние между главными оптическими осями объективов собственных оптических систем. Заявленное изобретение направлено на обеспечение обнаружения объекта в окружающем пространстве при условии наблюдения с плоскости основания, имеющей незначительную площадь. Технический результат: обеспечение возможности обнаружения объекта в пространстве в диапазоне углов от 0 до 360°. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наиболее близким аналогом заявленного технического решения является патент на полезную модель №83678 от 03.10.2008 Техническая задача указанного патента решена в системе видеомониторинга, состоящей из стационарных видеокамер с аналоговым интерфейсом, установленных, по меньшей мере, на одной опоре; по меньшей мере одной поворотной видеокамеры с Ethernet-интерфейсом; коммутатора и сервера архива, соединенных с внешней сетью Ethernet; видеосервера, установленного в канале связи между стационарными видеокамерами и коммутатором; рабочего места оператора, оснащенного видеомонитором и манипулятором, отличающаяся тем, что система включает не менее трех стационарных видеокамер, каждая из которых имеет угол обзора не более 75° и соединена каналом внутренней связи с видеосервером и коммутатором; экран видеомонитора, имеющий первое окно с панорамным изображением наблюдаемой территории, сформированным из изображений, получаемых от стационарных видеокамер, и второе окно с увеличенным изображением зоны наблюдаемой территории или объекта в ней, получаемым от поворотной видеокамеры, наведенной на центр зоны или на зону с заданными границами, и расположенное вне окна с панорамным изображением наблюдаемой территории.
Выбор количества стационарных видеокамер не менее трех обусловлен тем фактом, что при фокусных расстояниях объективов видеокамер, не вносящих сильных геометрических искажений в изображения и не удаляющих визуально объекты в зоне обзора, использование менее трех стационарных видеокамер для формирования панорамного изображения наблюдаемой территории, нерационально. Максимальный угол обзора объектива 75° принимается, исходя из наличия объективов, имеющих высокое разрешение. При больших углах обзора объектива вносятся значительные геометрические искажения в изображение территории. Минимальный угол обзора принимается, исходя из максимальной удаленности участка просматриваемой территории.
При использовании одной или двух видеокамер с такими объективами невозможно получение развернутой картины ситуации на наблюдаемой территории. В случае использования трех и более стационарных видеокамер имеется возможность получения панорамного изображения территории с общим углом обзора примерно в 160°-360° без существенных геометрических искажений в панорамном изображении, которое удобно для наблюдения и анализа оперативной ситуации, происходящей на наблюдаемой территории (например, на площади или на улице города).
Недостатком обеих технических решения является недостаточная панорамность и наличие «мертвых зон» при пересечении видоискателей видеокамер, недостаточная четкость изображения, небольшая дальность наблюдения.
Раскрытие полезной модели.
Задача, решаемая заявленной полезной моделью, заключается в создании полностью цифрового комплекса панорамного видеонаблюдения и контроля территории (далее - комплекса), обеспечивающего:
- автоматизированное панорамное видеонаблюдение с высококачественным изображением (до 40 Мпикс. на панораму 360°) в видимом участке электромагнитного спектра;
- безинерционное управлением обзором без использования движущихся частей (поворот направления обзора на любой угол в азимутальной и угломестной плоскостях, зуммирование, запись и обработка изображений) многими пользователями (до 256) независимо и одновременно;
- обнаружение, идентификацию и распознавание объектов наблюдения многими пользователями (до 256), осуществляемое ими независимо и одновременно в видимом и инфракрасном участках электромагнитного спектра;
- измерение расстояний (с точность ±5 м), азимутов и углов места выбранных объектов наблюдения (с точность ±0,02 град.) и их координат;
- сбор, обработку и хранение полученной информации;
- использование АРМ трех типов;
- использование устройств отображения видеоизображения пяти типов;
- эксплуатацию как на стационарных, так и на подвижных объектах при нахождении последних на стоянке или в движении.
Технический результат, обеспечиваемый заявленной полезной моделью, заключается в реализации задачи, решаемой указанной моделью.
Заявленную полезную модель отличают от наиболее близкого аналога следующие существенные признаки:
- заявляется полностью цифровая система;
- решается комплексная задача видеонаблюдения и контроля территории, в то время как в ближайшем аналоге реализовано только видеонаблюдение;
- обеспечивается мгновенный поворот направления панорамного обзора на любой угол по азимуту и углу места;
- реализована трансляция видеографика через АРМы для независимого управления обзором (поворот направления наблюдения, зуммирование, обработка) одновременно многими пользователями (до 256) в реальном масштабе времени;
- применяется электронная юстировка изображения;
- используется детальный видеообзор в оптическом и инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра и панорамный видеообзор в оптическом диапазоне;
- обеспечивается обзор территории по заданному сценарию;
- реализовано управление комплексом с удаленных АРМ через внешнюю IP сеть.
Краткое описание чертежей.
На фиг 1 изображена блок - схема построения комплекса. На ней пунктирными линиями показаны элементы, которые добавляются по мере увеличения количества рабочих мест пользователей или наращивания функциональных возможностей комплекса.
Осуществление полезной модели.
Комплекс состоит из двух взаимосвязанных систем: системы панорамного видеообзора (СПВО) и системы детального видеообзора (СДВО), соединенных между собой через внутреннюю IP сеть.
Совместно с комплексом используются три типа АРМ:
- 1-й тип - пульт управления с устройством отображения;
- 2-й тип - АРМ на базе ПЭВМ;
- 3-й тип - удаленное АРМ (опция).
СПВО предназначена для автоматизированного безинерционного панорамного видеонаблюдения с высококачественным изображением многими пользователями (до 256), осуществляемого ими независимо и одновременно в видимом участке электромагнитного спектра.
Она состоит из оптико-механического блока, абонентских блоков и АРМ первого типа, включающих пульты управления и устройства отображения.
Оптико-механический блок предназначен для:
- сбора видеоинформации от восьми обзорных видеокамер и ее обработки;
- формирования видеопотоков с частотой кадров не менее 5 кадров/сек и передачи их в абонентский блок;
- первичной электронной стабилизации видеоизображения.
Он располагается на внешней поверхности объекта, на котором смонтирован комплекс.
Оптико-механический блок представляет собой конструктивно законченный элемент, состоящий из:
- платы первичной обработки видео,
- платы управления, обработки и передачи информации;
- защитного колпака;
- амортизатора;
- опоры.
Для обеспечения панорамного видеонаблюдения с высококачественным изображением в оптико-механическом блоке установлены восемь обзорных цифровых видеокамер высокой четкости. Информация с видеокамер по цифровым каналам поступает в абонентский блок.
Каждая видеокамера состоит из объектива, жестко соединенного через кольцо с платой первичной обработки видео, на которой смонтирована ПЗС - матрица. Объектив обзорной видеокамеры фокусирует попадающие в него световые лучи на ПЗС-матрице, которая преобразует изображение в цифровой сигнал. Сформированный цифровой сигнал проходит первичную обработку и электронную стабилизацию, структурируется в плате первичной обработки видео в высокоскоростной видеопоток и поступает на разъемы оптико-механического блока.
Плата управления, обработки и передачи информации обеспечивает электропитание обзорных видеокамер, передачу на них сигналов синхронизации и управления. Основу этой платы составляет высокопроизводительный видеоконтроллер на базе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС).
Точная бесшовная склейка высокоскоростных видеопотоков в высококачественное панорамное изображение обеспечивается за счет тактирования восьми видеокамер от одного тактового генератора.
Вышеперечисленные устройства монтируются внутри защитного колпака, предназначенного для их защиты от климатических воздействий и поражения стрелковым оружием.
Абонентский блок предназначен для:
- преобразования высокоскоростных видеопотоков в формат устройств отображения (DVI, IP/Ethernet);
- управления масштабом видеоизображения;
- ручного наведения (грубое и точное) оси визирования;
- сжатие видеоизображения для его передачи по интерфейсу 10/100/1000 Base ТХ IEEE 802.3Z (Ethernet 10/100/1000 Мбит/с, витая пара);
- управления параметрами видеоизображения (яркость, контрастность, частота кадров, разрешение).
Он состоит из следующих модулей:
- кодера видеосигнала;
- контроллера интерфейса Ethernet 10/100/1000 BASE ТХ IEEE 802.3Z;
- контроллера интерфейса RS-485;
- контроллера формирования видеоизображения для устройства отображения через интерфейс DVI;
- контроллеров высокоскоростных потоков от видеокамер;
- гальванически изолированного модуля питания.
Основой блока является ПЛИС, выполняющая функции высокопроизводительного контроллера по управлению потоками информации, в том числе по обработке и склейке видеоизображений в единую панораму. При этом исключаются мертвые зоны и обеспечивается получение высокой четкости изображения.
Абонентский блок устанавливаются внутри объекта, на котором смонтирован комплекс.
При необходимости организации нескольких АРМ цифровые видеопотоки от видеокамер ретранслируются в другой абонентский блок и так далее по цепочке. Таким образом может быть организовано до 256 АРМ с независимым панорамным обзором с индивидуальными для каждого АРМ параметрами обзора - направлением обзора, зуммированием, обработкой изображений. Поскольку в СПВО отсутствуют движущиеся части, изменение направления обзора происходит мгновенно. С абонентского блока сигналы управления видеокамерами поступают на оптико-механический блок.
Электрическое соединение оптико-механического и абонентского блоков осуществляется посредством восьмипарного кабеля FTP (экранированная витая пара).
Пульт управления входит в состав АРМ 1 г-о типа. Он предназначен для управления СПВО, а также для индикации ее состояния.
В СПВО применяются следующие устройства отображения видеоинформации: ПЭВМ, монитор, телевизионная панель, мультимедийный шлем, видеоочки.
Сбор, обработка и хранение данных обеспечивается в АРМ 2-го или 3-го типов.
СДВО обеспечивает автоматизированное видеонаблюдение, обнаружение, идентификацию и распознавание объектов наблюдения многими пользователями (до 256) в видимом и инфракрасном участках электромагнитного спектра, измерение расстояний, азимутов и углов места выбранных объектов наблюдения и их координат.
СДВО включает в себя лазерный угломер-дальномер, блок детального видеообзора, тепловизор, электронный компас, размещенные на высокоточной гиростабилизированной опорно-поворотной платформе, GPS/ГЛОНАСС приемник и блок обработки.
Блок детального видеообзора предназначен для формирования сигнала детального видеообзора выбранного пользователем фрагмента изображения удаленных объектов наблюдения по протоколую IP. Он представляет собой конструктивно законченное изделие, включающее в себя IP видеокамеру детального видеообзора и плату первичной обработки видеосигнала.
Лазерный угломер - дальномер используется для измерения расстояний с точность ±5 м в диапазоне от 150 до 5000 м до выбранных пользователем объектов наблюдения и азимутов на них.
Тепловизор предназначен для получения видеоинформации в инфракрасном диапазоне при работе комплекса в ночном режиме или в условиях плохой видимости.
Высокоточная опорно-поворотная платформа служит для автоматического наведения блока детального видеообзора, лазерного дальномера и тепловизора на выбранный пользователем объект наблюдения и поддержания выбранного направления с точностью ±0,02 град., которая обеспечивается за счет использования электронного компаса. Она расположена снаружи объекта, на котором смонтирован комплекс.
Для обеспечения работы СДВО при движении транспортного средства, на котором она установлена, высокоточная опорно-поворотная платформа снабжена системой гиростабилизации.
Электронный компас служит для точного определения положения высокоточной опорно-поворотной платформы в пространстве. Он измеряет азимут ее поворота относительно направления на север при установке комплекса на стационарном объекте или относительно продольной оси транспортного средства, а также его крен и тангаж. Компас монтируется на опорно-поворотной платформе.
GPS/ГЛОНАСС приемник используется для получения навигационной информации и ее выдачу в блок обработки.
Блок обработки предназначен для сопряжения блока детального видеообзора, лазерного угломера-дальномера, высокоточной опорно-поворотной платформы, тепловизора, приемника GPS/ГЛОНАСС и электронного компаса с внутренней IP сетью. Он устанавливается внутри объекта, на котором смонтирован комплекс.
В комплексе применяются следующие пользовательские интерфейсы: Гигабит «Ethernet» (10/100/1000 Base TX IEEE 802.3Z), DVI, дискретный порт (кнопочный пульт +RS-232).