RU2425392C1 - Method and device for optoelectronic all-round view - Google Patents

Method and device for optoelectronic all-round view Download PDF

Info

Publication number
RU2425392C1
RU2425392C1 RU2010114957/09A RU2010114957A RU2425392C1 RU 2425392 C1 RU2425392 C1 RU 2425392C1 RU 2010114957/09 A RU2010114957/09 A RU 2010114957/09A RU 2010114957 A RU2010114957 A RU 2010114957A RU 2425392 C1 RU2425392 C1 RU 2425392C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
phase
azimuthal plane
rotation
code
Prior art date
Application number
RU2010114957/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Анатольевич Саликов (RU)
Александр Анатольевич Саликов
Original Assignee
Александр Анатольевич Саликов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Анатольевич Саликов filed Critical Александр Анатольевич Саликов
Priority to RU2010114957/09A priority Critical patent/RU2425392C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2425392C1 publication Critical patent/RU2425392C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: in the method for optoelectronic all-round view, involving reception of infrared and optical radiation with possibility of rotation in the azimuthal plane by a multi-phase angle of rotation, generation of a signal for presence of radiation and direction thereof in the azimuthal plane, optical radiation of the image is recorded through video capturing synchronously with reception of infrared radiation on video capturing object by scanning in the azimuthal plane the corresponding phase rotation angle with clock pulses at fixed frequency. The phase rotation angle scanning is converted to a code proportional to clock pulses from the beginning of recording bi-directional phase increment until zeroing thereof owing to measurement of the code Nj with successive approximation with a standard value N0j on the condition that: if the measured code Nj is greater than the standardised N0j, the latter is increased by summation of pulses, otherwise through subtraction thereof, if Nj =N0j the number of pulses does not change and the standardised code is taken as the measured code. In the all-round vie optoelectronic device, having units for receiving infrared and optical radiation with possibility of rotation in the azimuthal plane by a drive with a phase rotation angle sensor in form of a sector-annular multi-phase structure and a generator for generating the radiation presence signal and direction thereof in the azimuthal plane. The optical radiation receiver is a video camera fitted in the scanner the infrared radiation receiving unit, which manages rotation in the azimuthal plane by a drive with an infrared sensor of the phase rotation angle, lying coaxially between movable and fixed sector-annular structures of the scanner. The infrared radiation receiver is a photodiode matrix which is connected on a multi-phase bridge switch scheme consisting of a parallel connection of two voltage dividers, made through serial connection of a resistor and phase photodiodes of the matrix, wherein the input diagonal of the multi-phase bridge switch serves for connecting an energy source, and its output diagonal is loaded by an actuating mechanism of the drive of the device scanner, the generator for generating the radiation presence signal and direction thereof in the azimuthal plane is made on an infrared light-emitting diode with a standalone power source in decorative form, for example an icon on the captured object. ^ EFFECT: high metrological efficiency owing to automation of panoramic video surveillance with controlled accuracy of the standardised measure of the phase of the rotation angle in the azimuthal plane. ^ 5 cl, 4 dwg

Description

Предлагаемые изобретения относятся к области приборостроения, измерительной и информационной техники, точнее к оптико-электронному обнаружению движущихся объектов.The proposed invention relates to the field of instrumentation, measuring and information technology, more specifically to the optoelectronic detection of moving objects.

Известен способ видеонаблюдения с использованием домашнего видеомагнитофона [см. заявку на патент (РФ) №2006114896, кл. H04N 5/765 от 20.11.2007 г., Бюл. 32], включающий видеокамеру наблюдения (видеоглазок), устройство, определяющее период записи сигнала на магнитофон (детектор движения) и устройство сопряжения видеомагнитофона и детектора движения, вместо контроллера механического нажатия кнопок «Start» или «Stop» пульта дистанционного управления предлагается использовать триггерное устройство сопряжения видеомагнитофона и детектора движения, замыкающее на время около 1с клеммы записи или отмены записи видеомагнитофона «Rec» или «Stop» соответственно и тем самым включающее запись на период записи или отключающее ее.A known method of video surveillance using a home video recorder [see patent application (RF) No. 2006114896, cl. H04N 5/765 of November 20, 2007, Bull. 32], including a surveillance video camera (video peephole), a device that determines the period of recording a signal on a tape recorder (motion detector) and a pairing device for a video recorder and motion detector, instead of a controller for mechanically pressing the “Start” or “Stop” buttons on the remote control, it is proposed to use a trigger pairing device VCR and motion detector, closing for about 1s the recording terminal or recording cancellation of the VCR “Rec” or “Stop”, respectively, and thereby including recording for the period records or disconnecting it.

Недостатками данного способа являются относительная сложность и недостаточная информативность видеонаблюдения.The disadvantages of this method are the relative complexity and lack of information content of video surveillance.

Известно устройство видеонаблюдения, содержащее первичный импульсный преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь, усилитель мощности, электрический привод (см., например, Высокоскоростные купольные камеры. - ИТ портал techlabs. by, 2009 г.).A video surveillance device is known that contains a primary pulse converter, a digital-to-analog converter, a power amplifier, an electric drive (see, for example, High-speed dome cameras. - IT portal techlabs. By, 2009).

Недостатками данного устройства являются сложность и недостаточная информативность видеонаблюдения при круговом обзоре.The disadvantages of this device are the complexity and lack of information content of video surveillance with a circular review.

За прототип приняты способ и устройство оптико-электронного кругового обзора (см. патент №2321016 (РФ), кл. G01S 3/78, 2008 г., БИ №9, ч.4), организующие прием ИК-излучения, прием лазерного излучения и формирование информационного сигнала. Прием ИК-излучения выполнен с возможностью вращения в азимутальной плоскости приводом с датчиком угла и состоит из трех идентичных измерительных ИК-каналов, каждый из которых имеет объектив, плоское зеркало, фотоприемное устройство и блок обработки сигнала. Оси указанных объективов равномерно развернуты в азимутальной плоскости и наклонены к ней по вертикали под различными углами. Прием лазерного излучения выполнен панорамным, фотоприем организован в виде секторно-кольцевой многоплощадочной структуры и формирователь сигнала наличия лазерного излучения и его направления в азимутальной плоскости.For the prototype adopted the method and device of the optoelectronic circular review (see patent No. 2221016 (RF), CL G01S 3/78, 2008, BI No. 9, part 4), organizing the reception of infrared radiation, reception of laser radiation and the formation of an information signal. Reception of IR radiation is made with the possibility of rotation in the azimuthal plane by a drive with an angle sensor and consists of three identical measuring IR channels, each of which has a lens, a flat mirror, a photodetector and a signal processing unit. The axes of these lenses are uniformly deployed in the azimuthal plane and inclined vertically to it at different angles. Laser reception was made panoramic; photo reception was organized in the form of a sector-ring multi-site structure and a signal shaper for the presence of laser radiation and its direction in the azimuthal plane.

Недостатками прототипов являются избыточная сложность и недостаточная информативность видеонаблюдения.The disadvantages of the prototypes are excessive complexity and lack of information content of video surveillance.

Технической задачей способа и устройства оптико-электронного кругового обзора является упрощение и повышение информативности видеонаблюдения.The technical task of the method and device of the optoelectronic circular review is to simplify and increase the information content of video surveillance.

Поставленная техническая задача достигается тем, что:The technical task is achieved in that:

1. В способе оптико-электронного кругового обзора, включающем прием ИК- и оптического излучения с возможностью вращения в азимутальной плоскости по многофазному углу поворота, формирование сигнала наличия излучения и его направления в азимутальной плоскости, в отличие от прототипа, оптическое излучение изображения регистрируют видеосъемкой синхронно с приемом ИК-излучения, размещаемого на объекте видеосъемки за счет сканирования в азимутальной плоскости соответствующего угла поворота фазы тактовыми импульсами фиксированной частоты.1. In the method of optoelectronic circular viewing, including receiving infrared and optical radiation with the possibility of rotation in the azimuthal plane along the multiphase angle of rotation, generating a signal for the presence of radiation and its direction in the azimuthal plane, in contrast to the prototype, the optical radiation of the image is recorded by video synchronously with the reception of infrared radiation placed on a video object due to scanning in the azimuthal plane of the corresponding phase rotation angle by fixed-frequency clock pulses .

2. В способе по п.1, в отличие от прототипа, сканирование угла поворота фазы преобразуют в код пропорционально тактовым импульсам от начала регистрации реверсивного приращения фазы до его обнуления за счет измерения кода Nj, последовательным приближением с нормированным значением N0j по условию: если измеряемый код Nj больше нормируемого N0j, последний увеличивают суммированием импульсов, в противном случае - их вычитанием, при тождественности кодов Nj=N0j число импульсов не изменяют, а нормируемый код принимают за измеренный.2. In the method according to claim 1, in contrast to the prototype, the phase rotation angle scan is converted into a code in proportion to the clock pulses from the beginning of the registration of the reverse phase increment to its zeroing by measuring the code N j , by successive approximation with the normalized value N 0j by the condition: if the measured code N j is larger than the normalized N 0j , the latter is increased by summing the pulses, otherwise, by subtracting them, if the codes N j = N 0j are identical, the number of pulses is not changed, and the normalized code is taken as the measured one.

3. В устройстве оптико-электронного кругового обзора, содержащем блоки приема ИК- и оптического излучения с возможностью вращения в азимуталь ной плоскости приводом с датчиком угла поворота фазы в виде секторно-кольцевой многофазной структуры и формирователем сигнала наличия излучения и его направления в азимутальной плоскости, в отличие от прототипа, приемником оптического излучения служит видеокамера, водруженная на сканер блока приема ИК-излучения, организующего вращение в азимутальной плоскости приводом с ИК-датчиком угла поворота фазы, расположенным соосно между подвижной и неподвижной секторно-кольцевыми структурами сканера.3. In the device of the optoelectronic circular view, containing blocks for receiving infrared and optical radiation with the possibility of rotation in the azimuthal plane by a drive with a phase angle sensor in the form of a sector-ring multiphase structure and a signal conditioner of the presence of radiation and its direction in the azimuthal plane, unlike the prototype, an optical radiation receiver is a video camera mounted on a scanner of an IR radiation receiving unit, which organizes rotation in the azimuthal plane by a drive with an IR rotation angle sensor and the phase, located coaxially between the movable and stationary sector-ring structures of the scanner.

4. В устройстве по п.3., в отличие от прототипа, приемником ИК- излучения служит фотодиодная матрица, включенная по схеме многофазного мостового коммутатора, состоящего из параллельного соединения двух делителей напряжения, организованных из последовательного включения резистора и фазных фотодиодов матрицы, причем входная диагональ многофазного мостового коммутатора служит для подключения источника энергии, а его выходная диагональ нагружена на исполнительный механизм привода сканера устройства.4. In the device according to claim 3., In contrast to the prototype, the infrared radiation receiver is a photodiode array included in a multiphase bridge switch circuit consisting of a parallel connection of two voltage dividers, organized from the series connection of a resistor and matrix phase photodiodes, the input the diagonal of the multiphase bridge switch is used to connect the energy source, and its output diagonal is loaded on the actuator drive of the scanner device.

5. В устройстве по п.3, в отличие от прототипа, формирователь сигнала наличия излучения и его направления в азимутальной плоскости выполнен на ИК-светодиоде с автономным источником питания в форме декоративного исполнения, например значка, размещаемого на объекте съемки.5. In the device according to claim 3, in contrast to the prototype, the signal driver of the presence of radiation and its direction in the azimuthal plane is made on an IR LED with an autonomous power source in the form of a decorative design, for example, an icon placed on the subject.

Сущность способа и устройства поясняется фиг.1-4 на уровне временных диаграмм фиг.1 и погрешности фиг.2, кинематических фиг.3 и структурной фиг.4 схем.The essence of the method and device is illustrated in figure 1-4 at the level of time diagrams of figure 1 and the error of figure 2, kinematic figure 3 and structural figure 4 schemes.

Предлагаемый способ (фиг.1) оптико-электронного кругового обзора включает прием ИК и оптического излучения с возможностью вращения видеокамеры в азимутальной плоскости по многофазному углу φ поворота видеоизображения. Оптическое излучение изображения регистрируют видеосъемкой. Вращение на угол φ осуществляется синхронно с приемом ИК-излучения детектором движения на i сегментов,

Figure 00000001
, нормированных по фазе φ0=π/m угла поворота, т.е. φ=iφ0 (см. фиг.3, в). Детектор движения регистрирует излучение от ИК-генератора D размещаемого на объекте видеосъемки. Вращение организуют приводом с ИК-детектором движения в азимутальной плоскости пропорционально углу поворота фазы φ тактовыми импульсами частоты F0 (фиг.1,а).The proposed method (figure 1) of an optoelectronic circular view includes receiving infrared and optical radiation with the possibility of rotation of the camera in the azimuthal plane along the multiphase angle φ of rotation of the video image. The optical radiation of the image is recorded by video shooting. The rotation through the angle φ is carried out synchronously with the reception of infrared radiation by a motion detector on i segments,
Figure 00000001
normalized in phase φ 0 = π / m of the angle of rotation, i.e. φ = iφ 0 (see Fig. 3, c). A motion detector detects radiation from an IR generator D placed on a video object. The rotation is organized by a drive with an IR motion detector in the azimuthal plane in proportion to the phase rotation angle φ by the clock pulses of frequency F 0 (Fig. 1, a).

Частота F0 определяется минимальным кодом N0=1 за период Т0:The frequency F 0 is determined by the minimum code N 0 = 1 for the period T 0 :

F0≥N0/T0=1/0,1=10 ГцF 0 ≥N 0 / T 0 = 1 / 0.1 = 10 Hz

Сканирование угла поворота фазы φi преобразуют в код N пропорционально тактовым импульсам частотой F0 за интервал времени τj (см. фиг.1). Это соответствует времени от начала регистрации реверсивного приращения фазы Δφj до его обнуления последовательным приближением нормированного значения N0j к измеряемому значению Nj по условиюScanning the angle of rotation of the phase φ i is converted into code N in proportion to the clock pulses of frequency F 0 for the time interval τ j (see figure 1). This corresponds to the time from the beginning of the registration of the reverse phase increment Δφ j to its zeroing by the successive approximation of the normalized value N 0j to the measured value N j according to the condition

Figure 00000002
Figure 00000002

Если измеряемый код Nj больше нормируемого N0j, то его увеличивают суммированием импульсов N0j=N0j+ΔNj. Когда Nj меньше нормы N0j, последний уменьшают вычитанием импульсов N0j=N0j-ΔNj. При тождественности кодов Nj=N0j число импульсов не изменяют, а нормированный код принимают за измеренный. Алгоритм последовательного приближения соответствует алгебраическому суммированию реверсивных приращений ΔNj=Nj-N0.If the measured code N j is larger than the normalized N 0j , then it is increased by summing the pulses N 0j = N 0j + ΔN j . When less than normal N j N 0j, the latter is reduced by subtracting pulses N 0j = N 0j -ΔN j. With the identity of the codes N j = N 0j, the number of pulses is not changed, and the normalized code is taken as the measured one. The sequential approximation algorithm corresponds to the algebraic summation of the reverse increments ΔN j = N j -N 0 .

Предлагаемый способ реализует устройство оптико-электронного кругового обзора (см. фиг.3) с использованием видеокамеры (1), включающей видеомагнитофон, ИК-детектор движения (2) объекта и привод (3). Видеокамера 1 водружена на сканер (см. фиг.3, в) ИК-детектора движения 2, организующего вращение в азимутальной плоскости от генератора сигнала наличия излучения и его направления (ИК-генератора излучения). Генератор выполнен на ИК-светодиоде D с автономным источником питания в декоративном исполнении, например в форме значка (пуговицы, брелка и т.д.), размещаемого на объекте 4 видеосъемки. Вращение сканера детектора движения 2 осуществляют приводом 3 угла поворота фазы φ, который расположен соосно с ИК-детектором движения 2 и видеокамерой 1. Привод 3 с детектором движения 2 размещены между подвижной и неподвижной секторно-кольцевыми структурами сканера. При этом исполнительный механизм привода 3 закреплен на неподвижном кольце сканера в центре секторно-кольцевой структуры для организации вращения в азимутальной плоскости подвижной секторно-кольцевой структуры, по периметру кольца которой в секторах расположены приемники ИК-излучения Dj, D-j детектора движения 2 (см. фиг.3, в).The proposed method implements an optical-electronic all-round viewing device (see FIG. 3) using a video camera (1), including a video recorder, an IR motion detector (2) of an object and a drive (3). The video camera 1 is uploaded to the scanner (see Fig. 3, c) of the IR motion detector 2, which organizes rotation in the azimuthal plane from the signal generator of the presence of radiation and its direction (IR radiation generator). The generator is made on the IR LED D with an autonomous power source in a decorative design, for example in the form of an icon (buttons, keychain, etc.) placed on the object 4 of the video. The rotation of the scanner of the motion detector 2 is carried out by the drive 3 of the angle of rotation of the phase φ, which is located coaxially with the IR motion detector 2 and the video camera 1. The drive 3 with the motion detector 2 is placed between the movable and stationary sector-ring structures of the scanner. In this case, the actuator actuator 3 is mounted on the stationary ring of the scanner in the center of the sector-ring structure for organizing rotation in the azimuthal plane of the moving sector-ring structure, around the perimeter of the ring of which in the sectors there are infrared radiation receivers D j , D -j motion detector 2 ( see figure 3, c).

Приемником ИК детектора движения 2 служит фотодиодная матрица, включенная по схеме многофазного мостового коммутатора (фиг.3, а), состоящего из параллельного соединения двух делителей напряжения. Делители организованы из последовательного включения резистора и фазных фотодиодов Dj, D-j матрицы. Входная диагональ многофазного мостового коммутатора служит для подключения источника энергии Е. Выходная диагональ коммутатора (см. фиг.3, а) нагружена на исполнительный механизм привода 3 сканера устройства.The receiver of the IR motion detector 2 is a photodiode array included in the scheme of a multiphase bridge switch (Fig. 3, a), consisting of a parallel connection of two voltage dividers. The dividers are organized from the series connection of the resistor and phase photodiodes D j , D -j matrix. The input diagonal of the multiphase bridge switch is used to connect the energy source E. The output diagonal of the switch (see figure 3, a) is loaded on the actuator drive 3 of the scanner device.

В исходном состоянии (см. фиг.3, в) объектив камеры 1 расположен по оси, перпендикулярной объекту 4 за счет приема ИК-излучения детектором движения 2 от ИК-светодиода D, закрепленного на объекте 4 видеонаблюдения. При перемещении объекта 4 вправо (или влево) на угол φ=iφ0 в детекторе движения 2 формируется код N, пропорциональный i-му сектору многофазного угла φ. В выходной диагонали мостового коммутатора ток течет (фиг.3, г) через исполнительный механизм привода 3 в прямом или инверсном включении в зависимости от освещенных диодов Dj, D-j детектора движения 2. Исполнительный механизм привода 3 поворачивает на угол φ сканер за счет последовательного включения i сегментов методом последовательного приближения. В результате сканирования на угол φ объектив камеры 1 вновь расположен на оси, перпендикулярной объекту 4 видеосъемки. При дальнейшем перемещении объекта 4 структурная схема привода 3 с ИК-детектором движения 2 функционирует аналогично, фиксируя в коде N многофазный угол поворота φ.In the initial state (see FIG. 3, c), the camera lens 1 is located on the axis perpendicular to the object 4 due to the reception of infrared radiation by the motion detector 2 from the infrared LED D mounted on the video surveillance object 4. When object 4 is moved to the right (or left) by an angle φ = iφ 0 , a code N is generated in motion detector 2, which is proportional to the ith sector of the multiphase angle φ. In the output diagonal of the bridge switch, current flows (Fig. 3, d) through the actuator actuator 3 in direct or inverse connection, depending on the illuminated diodes D j , D -j of the motion detector 2. The actuator 3 drives the scanner through an angle φ due to sequential inclusion of i segments by the method of successive approximation. As a result of scanning at an angle φ, the camera lens 1 is again located on the axis perpendicular to the object 4 of the video. With further movement of the object 4, the structural diagram of the drive 3 with the IR motion detector 2 functions similarly, fixing the multiphase rotation angle φ in code N.

Сканирование угла поворота фазы φi преобразуют в код N пропорционально тактовым импульсам частотой F0 за интервал времени τj (см. фиг.1). Это соответствует времени от начала регистрации реверсивного приращения фазы Δφj (фиг.1, б) до его обнуления. Алгоритм последовательного приближения соответствует алгебраическому суммированию реверсивных приращений ΔNj=Nj-N0j фазы Δφj, регистрируемых в виде разницы ΔNj между измеряемым Nj и нормированным N0j значениями. Сумма реверсных значений в соответствии с алгоритмом 1,а может быть представлена какScanning the angle of rotation of the phase φ i is converted into code N in proportion to the clock pulses of frequency F 0 for the time interval τ j (see figure 1). This corresponds to the time from the beginning of the registration of the reverse phase increment Δφ j (Fig. 1, b) to its zeroing. The sequential approximation algorithm corresponds to the algebraic summation of the reverse increments ΔN j = N j -N 0j of the phase Δφ j , recorded as the difference ΔN j between the measured N j and the normalized N 0j values. The sum of the reverse values in accordance with algorithm 1, and can be represented as

Figure 00000003
Figure 00000003

Учитывая, что код N=F0t, т.е. произведение тактовой частоты F0 на время t, связанными с фиксированными интервалами T0 числом j импульсов, находим для последовательного приближения (фиг.1) ΔNj=N0.Given that the code N = F 0 t, i.e. the product of the clock frequency F 0 and time t associated with fixed intervals T 0 by the number j of pulses, we find for successive approximation (Fig. 1) ΔN j = N 0 .

Соответственно сумма приращений равнаAccordingly, the sum of the increments is

Figure 00000004
Figure 00000004

т.е. пропорциональна числу i импульсов. Графики на фиг.1, б, в иллюстрируют изменение кода на интервалах tj приращения

Figure 00000005
those. proportional to the number of i pulses. The graphs in figure 1, b, c illustrate the change in the code at intervals t j increments
Figure 00000005

Figure 00000006
;
Figure 00000006
;

и реверса с 3 до -2, для

Figure 00000007
:and reverse from 3 to -2, for
Figure 00000007
:

Figure 00000008
,
Figure 00000008
,

и

Figure 00000009
, причем итоговая сумма N-2 равна их разницеand
Figure 00000009
, and the total amount of N -2 is equal to their difference

Figure 00000010
.
Figure 00000010
.

Максимальный код Nm определяется суммой - m i-тых сегментов

Figure 00000011
кольцевого сканера с круговым углом φ=2π=360° обзораThe maximum code N m is determined by the sum of m i -th segments
Figure 00000011
ring scanner with a circular angle φ = 2π = 360 ° of review

Figure 00000012
Figure 00000012

из m многофазных углов поворота с нормированной фазой φ0/2m=φπ/m.of m multiphase rotation angles with normalized phase φ 0 = φ / 2m = φ π / m.

Кольцо кругового сканера (см. фиг.3, в) разделено пополам на фазы сегментов φ правого φ+ и левого φ- поворота с возможностью вращения видеокамеры 1 в азимутальной плоскости по i-фазному углу поворота φ=iφ0 видеоизображения, поэтому коды N и Nm пропорциональны числу сегментов фаз, соответственно i и m:The ring scanner ring (see Fig. 3, c) is divided in half into phases of the segments φ of the right φ + and left φ - rotation with the possibility of rotating the camera 1 in the azimuthal plane along the i-phase angle of rotation φ = iφ 0 of the video image, therefore, the codes N and N m are proportional to the number of phase segments, respectively i and m:

Figure 00000013
Figure 00000013

Из этих соотношений следуют зависимости N(φ) и N(i):From these relations the dependences N (φ) and N (i) follow:

Figure 00000014
Figure 00000014

показывающие прямую зависимость кода N от угла поворота (фазы) φ и числа i сегментов.showing the direct dependence of the code N on the rotation angle (phase) φ and the number i of segments.

Структурная схема детектора движения (ДД) 2 (Фиг.4) поясняет способ видеонаблюдения. ДД 2 многофазного угла φ поворота содержит приемник излучения из ИК-фото диодной матрицы с 2m+1 фотодиодами Dj и D-j,

Figure 00000015
. Диоды Dj организуют правый поворот, D-j - левый, a D0 фиксирует установившееся значение, принимаемое за нулевое. При этом в азимутальной плоскости угол поворота фазы равен нулю φ=iφ00, a ось вращения через фотодиод D0 соосна с окуляром видеокамеры 1. Соответственно ось перпендикулярна ИК-светодиоду D, закрепленному на объекте 4, а также наблюдаемому объекту 4 видеосъемки. Поэтому выход ИК-фотодиода D0 связан через дополнительное сопротивление R в диагональ питания с нулевым входом детектора 2. Выходная диагональ мостового коммутатора организована плечами суммы «+» и вычитания «-», объединенными каждый с m фотодиодами Dj и D-j ИК-матрицы детектора движения 2 для регистрации многофазных углов φ правого или левого поворота объекта 4 видеосъемки.The structural diagram of the motion detector (DD) 2 (Figure 4) explains the method of video surveillance. DD 2 multiphase rotation angle φ contains a radiation detector from an infrared photo-diode array with 2m + 1 photodiodes D j and D -j ,
Figure 00000015
. Diodes D j organize the right turn, D -j - the left, and D 0 fixes the steady-state value, taken as zero. In this case, in the azimuthal plane, the phase rotation angle is zero φ = iφ 0 = φ 0 , and the axis of rotation through the photodiode D 0 is aligned with the camera’s eyepiece 1. Accordingly, the axis is perpendicular to the IR LED D mounted on object 4, as well as the observed video object 4 . Therefore, the output of the IR photodiode D 0 is connected through an additional resistance R to the power diagonal with a zero input of detector 2. The output diagonal of the bridge switch is organized by the arms of the sum “+” and subtraction “-”, each combined with m photodiodes D j and D -j IR- the matrix of the motion detector 2 for recording multiphase angles φ of the right or left rotation of the object 4 video.

В исходном состоянии (см. фиг.3, б, в) объект 4 находится перпендикулярно оси видеосъемки видеокамеры 1, при этом в выходной диагонали коммутатора детектора движения 2 ток отсутствует (фиг.3, г), т.к. от излучателя ИК-светодиода D, расположенного на объекте 4 видеонаблюдения, лучи воздействуют на нулевой D0 фотодиод. В исходном состоянии код N детектора 2 равен нулю. При повороте объекта 4 вправо, например на 3 сегмента угла поворота φ=3φ0, код N=3N0, а нормированный код N0j=0N0 (см. фиг.3, в). Лучи от светодиода D объекта 4 регистрируются D3 фотодиодом, что увеличивает суммарный код детектора 2 в течение j тактов импульсами F0. За счет последовательного приближения нормируемого кода N0j к текущему Nj сканер (см. фиг.3, в) вращается вправо от j=3-го сегмента к нулевому (см. фиг.3, б), а код детектора 2 увеличиваетсяIn the initial state (see Fig. 3, b, c) the object 4 is perpendicular to the axis of the video recording of the camera 1, while there is no current in the output diagonal of the switch of the motion detector 2 (Fig. 3, d), because from the emitter of the infrared LED D, located on the object 4 of the video surveillance, the rays act on the zero D 0 photodiode. In the initial state, the code N of detector 2 is zero. When rotating the object 4 to the right, for example on the segment 3 turning angle φ = 3φ 0, code N = 3N 0 and N 0j = 0N 0 normalized code (see. Figure 3 c). Rays from the LED D of object 4 are recorded by D 3 by a photodiode, which increases the total code of detector 2 for j cycles by pulses F 0 . Due to the sequential approximation of the normalized code N 0j to the current N j, the scanner (see Fig. 3, c) rotates to the right from j = 3rd segment to zero (see Fig. 3, b), and the detector code 2 increases

Figure 00000016
.
Figure 00000016
.

Когда нулевой сегмент с фотодиодом Do окажется в азимутальной плоскости на оси, перпендикулярной ИК-светодиоду D объекта 4, детектор 2 привода 3 отключается, а объект 4 видеосъемки вновь оказывается перед объективом видеокамеры 1 на оси, перпендикулярной видеосъемке. Аналогично детектор движения 2 отслеживает левый поворот за счет включения D-j фотодиодов, что соответствует уменьшению кода в детекторе 2 импульсами частоты F0. Следовательно, ДД 2 регистрирует код N, пропорциональный интегралу (1) приращений ΔNj кода, соответствующих линейному преобразованию фазы φ=iφ0 (или числу i-сегментов) в код по характеристикам (5).When the zero segment with the photodiode D o is in the azimuthal plane on the axis perpendicular to the IR LED D of the object 4, the detector 2 of the drive 3 is turned off, and the video object 4 is again in front of the camera lens 1 on the axis perpendicular to the video. Similarly, motion detector 2 monitors the left turn due to the inclusion of D -j photodiodes, which corresponds to a decrease in the code in detector 2 by frequency pulses F 0 . Therefore, DD 2 registers the code N proportional to the integral (1) of the increments ΔN j of the code corresponding to the linear transformation of the phase φ = iφ 0 (or the number of i-segments) into the code according to characteristics (5).

Оценим предлагаемое решение в сравнении с прототипом по метрологической эффективности, а именно точности (четкости) изображения объекта видеосъемки, которое определяется погрешностью фокусного расстояния (см. фиг.3).Let us evaluate the proposed solution in comparison with the prototype in terms of metrological efficiency, namely, the accuracy (clarity) of the image of the video object, which is determined by the focal length error (see Fig. 3).

Фокусное расстояние от центра О объектива до объекта F равно кратчайшему расстоянию OF окружности радиусом r для объекта, находящегося в фокусе видеосъемки. При перемещении объекта вправо (или влево), т.е. по касательной к фокусному расстоянию r, его радиус увеличивается до окружности с радиусом R - отрезок OF′. Погрешность ε изменения фокусного расстояния определяется относительным изменением радиусов Δ=r-R к нормированному фокусу r исходной окружностиThe focal length from the center O of the lens to the object F is equal to the shortest distance OF of a circle of radius r for an object in focus of the video. When moving an object to the right (or left), i.e. tangent to the focal length r, its radius increases to a circle with radius R - segment OF ′. The error ε of the change in the focal length is determined by the relative change in the radii Δ = r-R to the normalized focus r of the original circle

Figure 00000017
.
Figure 00000017
.

Отношение R/r радиусов окружностей несложно найти из соотношения сторон подобных треугольников FOF′ и SOR с равным углом α, соответствующим половине фазы φ/2 угла φ поворота в азимутальной плоскости перемещения объекта видеонаблюдения:The ratio R / r of the radii of the circles is easy to find from the ratio of the sides of similar triangles FOF ′ and SOR with an equal angle α corresponding to half of the phase φ / 2 of the rotation angle φ in the azimuthal plane of movement of the video surveillance object:

Figure 00000018
,
Figure 00000018
,

т.к. катет OS прямоугольного треугольника SOR находится из определения cosα=OS/r, a OS/r=r/R следует из подобия треугольников. За нормированную фазу φ0 целесообразно принять угол поворота с погрешностью фокусного расстояния, например 1%, т.е. ε=0,01 или φ0=φ(0,01). Нормированную фазу φ0 также можно определить из половины окружности с углом φm=π=180° и максимального числа m сегментов ibecause the leg OS of the right triangle SOR is found from the definition cosα = OS / r, and OS / r = r / R follows from the similarity of triangles. For the normalized phase φ 0, it is advisable to take the angle of rotation with an accuracy of the focal length, for example 1%, i.e. ε = 0.01 or φ 0 = φ (0.01). The normalized phase φ 0 can also be determined from a half circle with an angle φ m = π = 180 ° and a maximum number m of segments i

φ0=π/2m.φ 0 = π / 2m.

Для многофазного угла поворота φ=i·φ0 из i сегментов, где

Figure 00000019
, погрешность фокусного расстояния оценивается зависимостьюFor a multiphase rotation angle φ = i · φ 0 from i segments, where
Figure 00000019
, the focal length error is estimated by the dependence

ε=1-1/cos(iπ/2m).ε = 1-1 / cos (iπ / 2m).

Оценка погрешности ε(φ) с нормированной фазой φ0/2=8° и максимумом m=11 сегментов сведена в таблицу для

Figure 00000020
числа сегментов.Estimation error ε (φ) with the normalized phase φ 0/2 = 8 ° and a maximum of m = 11 segments tabulated for
Figure 00000020
number of segments.

ii 1one 22 33 4four 55 66 77 88 99 1010 11eleven φ0/2, °φ 0/2, ° 88 1616 2424 3232 4040 4848 5656 6464 7272 8080 8888 cosϕcosϕ 0,990.99 0,960.96 0,910.91 0,850.85 0,770.77 0,760.76 0,560.56 0,440.44 0,310.31 0,170.17 0,0350,035 ε, %ε,% 1,01,0 4,04.0 9,59.5 18eighteen 3131 50fifty 7979 128128 224224 476476 27652765 φ0, °φ 0 , ° 1616 3232 4848 6464 8080 9696 112112 128128 144144 160160 176176 εr, %ε r ,% 1,01,0 4,04.0 8,78.7 15fifteen 23,423,4 3333 4444 5656 6969 8383 96,596.5

Нижняя строка таблицы отражает погрешность εr фокусировки при перемещении объекта по кругу с радиусом r фокусного расстояния, которой соответствует оценкаThe bottom row of the table reflects the error ε r of focusing when moving an object in a circle with a radius r of focal length, which corresponds to the estimate

εr=1-cos(iπ/2m).ε r = 1-cos (iπ / 2m).

Погрешности ε и εr совпадают при небольших (стандартных) углах

Figure 00000021
и расходятся при широкофокусных углах поворота, при этом погрешность εr приближается к 1 (100%) для
Figure 00000022
, а погрешность ε при увеличении или уменьшении радиуса r фокуса объекта в k-раз превышает 1 и изменяется в диапазоне 1,28-27,7 для сегментов
Figure 00000023
.Errors ε and ε r coincide at small (standard) angles
Figure 00000021
and diverge at wide-angle rotation angles, while the error ε r approaches 1 (100%) for
Figure 00000022
, and the error ε when increasing or decreasing the radius r of the focus of the object k-times exceeds 1 and varies in the range of 1.28-27.7 for segments
Figure 00000023
.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство оптико-электронного кругового обзора, в отличие от известных решений, за счет автоматизации вращения угла поворота позволяют расширить видеонаблюдение до кругового панорамного обзора с регламентируемой точностью нормируемой меры, например, с погрешностью 1% для видеообъектива с углом 16°, что на два порядка повышает точность видеонаблюдения или метрологическую эффективность видеосъемки. Предлагаемые способ и устройство расширяют возможности бытовой видеотехники до профессионального уровня за счет внедрения измерительной и информационной техники в оптико-электронное приборостроение.Thus, the proposed method and device of optoelectronic circular viewing, in contrast to the known solutions, by automating rotation of the rotation angle, can extend video surveillance to a panoramic panoramic view with regulated accuracy of the standardized measure, for example, with an error of 1% for a video lens with an angle of 16 ° , which increases the accuracy of video surveillance by two orders of magnitude or the metrological effectiveness of video recording. The proposed method and device expand the capabilities of household video equipment to a professional level through the introduction of measuring and information technology in optoelectronic instrumentation.

Claims (5)

1. Способ оптико-электронного кругового обзора, включающий прием ИК- и оптического излучения с возможностью вращения в азимутальной плоскости по многофазному углу поворота, формирование сигнала наличия излучения и его направления в азимутальной плоскости, отличающийся тем, что оптическое излучение изображения регистрируют видеосъемкой синхронно с приемом ИК-излучения, размещаемого на объекте видеосъемки за счет сканирования в азимутальной плоскости соответствующего угла поворота фазы тактовыми импульсами фиксированной частоты.1. The method of optoelectronic circular viewing, including receiving infrared and optical radiation with the possibility of rotation in the azimuthal plane along a multiphase angle of rotation, generating a signal for the presence of radiation and its direction in the azimuthal plane, characterized in that the optical radiation of the image is recorded by video synchronously with reception IR radiation placed on a video object due to scanning in the azimuthal plane of the corresponding phase rotation angle by fixed-frequency clock pulses. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сканирование угла поворота фазы преобразуют в код пропорционально тактовым импульсам от начала регистрации реверсивного приращения фазы до его обнуления за счет измерения кода Nj последовательным приближением с нормированным значением N0j по условию, если измеряемый код Nj больше нормируемого N0j, то последний увеличивают суммированием импульсов, в противном случае - их вычитанием, при тождественности кодов Nj=N0j число импульсов не изменяют, а нормируемый код принимают за измеренный.2. The method according to claim 1, characterized in that the phase angle scan is converted into a code in proportion to the clock pulses from the beginning of the registration of the reverse phase increment to its zeroing by measuring the code N j by successive approximation with the normalized value N 0j by condition, if the measured code N j is greater than the normalized N 0j , then the latter is increased by summing the pulses, otherwise, by subtracting them, if the codes N j = N 0j are identical, the number of pulses is not changed, and the normalized code is taken as the measured one. 3. Устройство оптико-электронного кругового обзора, содержащее блоки приема ИК- и оптического излучения с возможностью вращения в азимутальной плоскости приводом с датчиком угла поворота фазы в виде секторно-кольцевой многофазной структуры и формирователем сигнала наличия излучения и его направления в азимутальной плоскости, отличающееся тем, что приемником оптического излучения служит видеокамера, водруженная на сканер блока приема ИК-излучения, организующего вращение в азимутальной плоскости приводом с ИК-датчиком угла поворота фазы, расположенным соосно между подвижной и неподвижной секторно-кольцевыми структурами сканера.3. The device of the optoelectronic circular review, containing blocks for receiving infrared and optical radiation with the possibility of rotation in the azimuthal plane by a drive with a phase angle sensor in the form of a sector-ring multiphase structure and a signal conditioner of the presence of radiation and its direction in the azimuthal plane, characterized in that the optical radiation receiver is a video camera mounted on a scanner of an infrared radiation receiving unit that organizes rotation in the azimuthal plane by a drive with an infrared angle sensor zy located coaxially between the movable and fixed sector-ring structures of the scanner. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что приемником ИК-излучения служит фотодиодная матрица, включенная по схеме многофазного мостового коммутатора, состоящего из параллельного соединения двух делителей напряжения, организованных из последовательного включения резистора и фазных фотодиодов матрицы, причем входная диагональ многофазного мостового коммутатора служит для подключения источника энергии, а его выходная диагональ нагружена на исполнительный механизм привода сканера устройства.4. The device according to claim 3, characterized in that the infrared radiation receiver is a photodiode array included in accordance with a multiphase bridge switch circuit consisting of a parallel connection of two voltage dividers arranged from the series connection of a resistor and phase matrix photodiodes, the input diagonal of a multiphase bridge The switch is used to connect an energy source, and its output diagonal is loaded on the actuator of the scanner device. 5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что формирователь сигнала наличия излучения и его направления в азимутальной плоскости выполнен на ИК-светодиоде с автономным источником питания в форме декоративного исполнения, например значка, размещаемого на объекте съемки. 5. The device according to claim 3, characterized in that the driver of the signal for the presence of radiation and its direction in the azimuthal plane is made on an IR LED with an autonomous power source in the form of a decorative design, for example, an icon placed on the subject.
RU2010114957/09A 2010-04-14 2010-04-14 Method and device for optoelectronic all-round view RU2425392C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010114957/09A RU2425392C1 (en) 2010-04-14 2010-04-14 Method and device for optoelectronic all-round view

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010114957/09A RU2425392C1 (en) 2010-04-14 2010-04-14 Method and device for optoelectronic all-round view

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2425392C1 true RU2425392C1 (en) 2011-07-27

Family

ID=44753682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010114957/09A RU2425392C1 (en) 2010-04-14 2010-04-14 Method and device for optoelectronic all-round view

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2425392C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4275399A (en) * 1979-08-02 1981-06-23 Hughes Aircraft Company Apparatus for determining the direction of arrival of applied energy
US6031605A (en) * 1995-03-28 2000-02-29 Hollandse Signaalapparaten B.V. Arrangement for the detection of targets
WO2007132033A1 (en) * 2006-05-17 2007-11-22 Smart Technology, S.A. System for detecting, guiding or tracking devices or persons
RU2321016C1 (en) * 2006-05-24 2008-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" Circular view electro-optic device
RU2356063C1 (en) * 2007-11-27 2009-05-20 Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт "ЦИКЛОН" All-around view optical-navigation system
RU88814U1 (en) * 2009-09-02 2009-11-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "ФаворитЪ" OPTICAL-ELECTRONIC MODULE "FOCUS-D"

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4275399A (en) * 1979-08-02 1981-06-23 Hughes Aircraft Company Apparatus for determining the direction of arrival of applied energy
US6031605A (en) * 1995-03-28 2000-02-29 Hollandse Signaalapparaten B.V. Arrangement for the detection of targets
WO2007132033A1 (en) * 2006-05-17 2007-11-22 Smart Technology, S.A. System for detecting, guiding or tracking devices or persons
RU2321016C1 (en) * 2006-05-24 2008-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" Circular view electro-optic device
RU2356063C1 (en) * 2007-11-27 2009-05-20 Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт "ЦИКЛОН" All-around view optical-navigation system
RU88814U1 (en) * 2009-09-02 2009-11-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "ФаворитЪ" OPTICAL-ELECTRONIC MODULE "FOCUS-D"

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9906737B2 (en) Co-aperture multi-FOV image-spectrum cooperative detection system and method
CN110440926B (en) Time-sharing infrared polarization imaging device and method for dynamic target measurement
US20200111335A1 (en) Infrared motion sensing device and method
US9127942B1 (en) Surface distance determination using time-of-flight of light
CN110726383B (en) A high-precision integrated three-dimensional measurement system based on MEMS
CN104469110A (en) Light field collecting device with changeable angle sampling number
CN102507148A (en) Detection system of multi-quadrant photoelectric detector
US10027914B2 (en) Circuits for self-powered image sensors
US9562966B1 (en) Surface distance determination using reflected light
US4341447A (en) Infrared camera ranging system
Sher et al. Low intensity LiDAR using compressed sensing and a photon number resolving detector
RU2425392C1 (en) Method and device for optoelectronic all-round view
US3859460A (en) Passive image stabilization system
RU2436255C2 (en) Video surveillance method and apparatus
KR20200037699A (en) Thermal-infrared temperature measurement apparatus for monitoring photovoltaic solar panel and measurement method thereof
CN103487917A (en) Multifunctional lens with multiple image collecting heads
CN209296005U (en) Unmanned plane indoor locating system for nuclear power station
CN112924987B (en) A laser light field visualization device and method based on an InGaAs camera
Laukkanen Performance evaluation of time-of-flight depth cameras
Breiter et al. MCT SWIR modules for active imaging
CN204758840U (en) Portable double vision field thermal imaging observation device
Maas Close range photogrammetry sensors
CN110456368A (en) A kind of infrared ranging system and its distance measuring method
Shoani et al. Determining subject distance based on face size
RU2573245C2 (en) Method for contactless control using polarisation marker and system therefor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150415