Охрана Калуга.

 КАЛУГА

 
     Контакты : Информация о компании : Охрана объектов :  Пультовая охрана : Сопровождение грузов : Инкассация : Видеонаблюдение : Статьи
монтаж систем видеонаблюдения  
 

Охрана Калуга. Видеонаблюдение в Калуге. Контроль доступа в Калуге.

 

Охрана объектов

Пультовая охрана

Сопровождение грузов

Инкассация

Системы видеонаблюдения

Контроль доступа

Охрана периметра

Досмотровое и антитерор-оборудование

Все для защиты информации

Прокладка локальных сетей

Детективное агентство

Заказать монтаж оборудования

Наши услуги

Прайс-лист
 
 


  Rambler's Top100  
  На доработке!!!  
  На доработке!!!  
   

      

 

Телевизионное фотографирование объекта контроля при импульсном экспонированиифотоприемника пакетом вспышек.

СМЕЛКОВ Вячеслав Михайлович, кандидат технических наук, доцент

ТЕЛЕВИЗИОННОЕ ФОТОГРАФИРОВАНИЕ ОБЪЕКТА КОНТРОЛЯ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ ЭКСПОНИРОВАНИИ ФОТОПРИЕМНИКА ПАКЕТОМ ВСПЫШЕК

Практическое внедрение в современные телекамеры режима однократного формирования видеосигнала (телевизионного фотографирования) обязано появлению твердотельных преобразователей “свет сигнал”, выполненных на основе матричных ПЗС. За прошедшие двадцать лет от момента публикации в работе [1] этого режима, названного зарубежными изобретателями MONOSHOT, технологические достижения в производстве ПЗС-матриц и окружающих их чипов сделали обыденным явлением возможность выполнения телевизионного фотографирования аппаратными средствами, заложенными в мобильный телефон.

В статье [2] для режима MONOSHOT были проанализированы методы автоматического выбора времени экспозиции при использовании видеосигнала в качестве сигнала управления чувствительностью. Следует отметить, что все они относятся к непрерывному экспонированию фотопреобразователя.

Оценим выполнение телевизионного фотографирования в радиационной интроскопии. В этой области техники режим непрерывного радиационного излучения, который создается рентгеновским аппаратом при теневом просвечивании объекта контроля, не является энергетически благоприятным для самого аппарата. Для портативных аппаратов, предназначенных для экспресс-анализа относительно небольших по металлоемкости объектов, наиболее подходит импульсный режим рентгеновского излучателя. Для него с позиции лучевой отдачи, в целях уменьшения радиационной дозы, получаемой обслуживающим персоналом за время радиационного контроля, целесообразно осуществить радиационное излучение в виде отдельных импульсов или последовательности импульсов. Тогда проникающие сквозь объект импульсы рентгеновского излучения вызовут на монокристалле (радиационном детекторе) вспышки освещенности видимого спектра, а на телекамеру будет возложена задача телевизионного фотографирования с экрана монокристалла этого специфичного изображения.

Ниже изложено техническое решение телекамеры, в котором реализован метод телевизионного фотографирования при импульсном экспонировании ПЗС-фотоприемника, когда его мишень подвергается освещению отдельными вспышками, следующими с определенным периодом, а необходимая экспозиция создаётся последовательностью (пакетом) этих вспышек. Предполагается, что задача автоматического выбора длительности времени накопления фотоприемника остается. Поэтому режим работы телекамеры в настоящей статье назван MONOSHOT-AUTO-PULSE.

Структурная схема телекамеры, устройство которой признано изобретением [3], представлена на рис. 1. Камера содержит объектив (1), матрицу ПЗС (2), состоящую из последовательно связанных зарядовой связью секции накопления (2-1), секции хранения (2-2) и выходного регистра (2-3), а также синхрогенератор (3), четыре преобразователя уровней (ПУ) в позициях (4), (5), (6) и (7), видеоусилитель (8), блок запуска (9), блок усиления и формирования (БУФ) в позиции (10), блок измерения заряда (БИЗ) в позиции (11), пиковый детектор (12), элемент “ИЛИ” (13), компаратор (14) и одновибратор (15).

Импульсный источник света (ИИС) в позиции (16) в состав телекамеры не входит и рассматривается здесь как эквивалентный признак для совокупности двух приборов: рентгеновского аппарата и монокристаллического экрана [4].

Отметим, что длительность импульсов излучения и период их следования задаются ИИС (16) в качестве установочных параметров со стороны телекамеры.

БУФ (10) содержит в своем составе два последовательно соединенных кольцевых счетчика (здесь не показаны). Первый счетчик считает с периодом 128 тактов входных счетных импульсов, а второй – с периодом 312 выходных импульсов первого счетчика. Обозначим период импульсов, формируемых первым счетчиком, условной строкой”, а период импульсов второго счетчика – “условным кадром”. Тогда “условная строка” содержит 128 тактов, а “условный кадр 312 “условных строк”. Выбранные показатели кольцевых счетчиков определяют темп принудительного импульсного экспонирования, выполняемого ИИС (16), а также временные процессы измерения зарядового рельефа на фотомишени матрицы ПЗС после каждой вспышки освещенности.

Матрица ПЗС (2) имеет организацию кадровый перенос” с трехфазным выполнением зарядового переноса. Ее особенностью является введение в состав секции накопления (2-1) стоковой области, находящейся под потенциалом DA и снабженной затвором GA. Последний служит электронным затвором” фотоприемника. Если на затворе GA присутствует низкий (относительно подложки) потенциал, он закрыт, а потенциальные ямы под фазными электродами секции (2-1) изолированы от стоковой области за счет этого барьерного смещения. Тогда на самой фотомишени инициируется процесс накопления зарядовых фотоэлектронов.

Когда на затвор GA подаётся высокий потенциал, то потенциальный барьер снимается, а в секции (2-1) исключается процесс накопления фотоэлектронов. Это объясняется тем, что носители, не задерживаясь в потенциальных ямах под фазными электродами, устремляются в более глубокие ямы, создаваемые потенциалом DA в стоковой области, а далее рекомбинируют в подложку фотоприемника. Примером такой матрицы ПЗС является отечественный прибор ФППЗ-134М с числом элементов 520x580 и каналом n-типа.

Допустим, что на вход “Пуск телекамеры в момент to поступает импульс запуска. Тогда блок запуска (9) переходит в новое состояние, при котором на его прямом выходе устанавливается уровень логической “1”, а на его инверсном выходе – уровень логического “0”.

Появление низкого логического уровня на управляющем входе БУФ (10) обеспечивает установку низкого уровня сигнала на разрешающем входе его кольцевых счётчиков. Поэтому, начиная с момента to, первый счетчик ведёт подсчет тактов на входе, формируя импульсные последовательности с периодом “условной строки”. Второй счетчик считает на входе условные” строки и вырабатывает импульсы с периодом “условного кадра”.

В результате на выходе БУФ (10) формируется импульс с периодом “условного кадра”, в котором низкий логический уровень передается в течение интервала Тн, включающего первые два такта первой “условной строки”. Низкий уровень сигнала на управляющем входе ИИС (14) обеспечивает формирование в интервале интервала Тн первой вспышки света, воздействующей через объектив (1) на фотомишень (2-1) матрицы ПЗС.

С другой стороны, появление низкого уровня в интервале Тн на управляющем входе синхрогенератора (3) обеспечивает установку низкого уровня сигнала на первом, третьем и четвёртом его выходах и высокого уровня на его втором выходе. Обозначение этих выходов синхрогенератора приведено на рис. 1(см. пронумерованные выноски). На выходах ПУ (4…7) входные логические сигналы повторяются. В результате в течение интервала Тн электронный затвор секции (2-1) ПЗС закрыт, а на самой фотомишени осуществляется накопление фотозарядов от первой вспышки в потенциальных ямах, сформированных под вторыми фазными шинами.


Рис 1. Структурная схема телекамеры.

В момент t1 накопление от первой вспышки заканчивается, а в течение промежутка (t1…t2) осуществляется перенос накопленных фотозарядов из секции (2-1) в секцию (2-2).

Далее в последующем “условном кадре” эти фотозаряды хранятся под вторыми фазными шинами секции (2-2). В течение первых 104 тактов последней “условной строки” этого условного кадра” по сигналу с выхода БУФ (10) высокий уровень прикладывается дополнительно и к первым фазовым электродам секции (2-2). Благодаря этому фотозаряды в секции (2-2) равномерно распределяются в потенциальных ямах, расположенных под первыми и вторыми шинами.

В течение последних 24-х тактов последней “условной строки” этого “условного кадра” высокий уровень в управляющем сигнале первой фазы секции (2-2) линейно спадает, поэтому в каждом элементе секции (2-2) начинается процесс переноса зарядов из потенциальных ям под первыми фазными шинами в потенциальные ямы, расположенные под вторыми шинами. Потенциальные ямы под первыми фазовыми электродами монотонно разрушаются, а в цепи второго электрода секции (2-2) возникает ток, который максимален в первый момент, а затем монотонно спадает. Величина тока в этой внешней цепи является суммой токов в каждом элементе секции (2-2) матрицы ПЗС. Таким образом, внешний ток содержит информацию о распределении заряда по всей площади секции (2-2).

БИЗ (11) выполняет преобразование ток – напряжение”, причем необходимое информационное преобразование осуществляется в течение интервала измерения. Для этого на управляющий вход блока (11) с выхода блока (10) подается необходимый сигнал разрешения.

Предварительно обнуленный по сигналу с выхода БУФ (10) пиковый детектор (12) запоминает максимальное значение напряжения с выхода блока (11). Поэтому выходное напряжение блока (12) пропорционально текущему уровню потенциального рельефа в секции (2-2) матрицы ПЗС. В зависимости от интенсивности световой вспышки процесс накопления зарядового рельефа в секции (2-1) и его неразрушающее измерение в секции (2-2) может происходить в течение единственного интервала “условного кадра”, либо в целое число раз дольше при соответствующем увеличении числа световых вспышек.

Допустим, что по истечении некоторого количества вспышек величина напряжения с выхода пикового детектора (12) меньше величины порогового напряжения Uп компаратора (14). В этом случае компаратор сохраняет предыдущее состояние, а в секции (2-1) матрицы ПЗС процесс накопления продолжается еще, как минимум, один интервал Тн, а затем потенциальный рельеф в секции (2-2), увеличенный за счет последнего накопления зарядов, вновь измеряется блоком (12).

Пусть в результате последнего измерения в момент t3 напряжение с выхода пикового детектора (12) превышает напряжение Uп компаратора (14). Тогда компаратор опрокидывается. На управляющем входе БУФ (10) по сигналу с инверсного выхода блока запуска (9) устанавливается высокий уровень сигнала, который, поступая на разрешающий вход кольцевых счетчиков, прекращает в них счет импульсов. Остановка счетчиков исключает возможность появления новых световых вспышек от ИИС (16), а секция (2-1) матрицы ПЗС возвращается в состояние ненакопления”, т.к. высокий уровень на затворе ее стоковой области вызывает инжекцию всех зарядов с фотомишени в подложку.

В момент t3 отрицательный перепад напряжения с прямого выхода блока запуска (9) поступает на вход одновибратора (15), который формирует на выходе телекамеры сигнал готовность изображения”, низкий уровень в котором сообщает потребителю о возможности получения информации.

Предположим, что потребитель в момент t4 посылает на вход телекамеры сигнал “запрос изображения”. Когда низкий уровень в сигнале “запрос изображения совпадает с окончанием ближайшего кадрового гасящего импульса, камера формирует на выходе синхрогенератора (3) сигнал “подтверждение изображения”, производя одновременно в интервале (t5…t6) считывание через выходной регистр (2-3) фотоприемника информационного кадра из секции хранения (2-2). Преобразование “заряд – напряжение”, выполняемое в матрице ПЗС выходным устройством с дисперсией шума s2, обеспечивает формирование на выходе “видео телекамеры электрического сигнала однократного изображения.

Заключение

В предлагаемом решении телекамеры реализован принцип торможения шумовой информации в фотоприёмнике, который заключается в том, что накопление полезного сигнала во времени осуществляется в зарядовой форме в самой матрице ПЗС многократно после каждой вспышки освещенности, а шум с дисперсией s2 вносится лишь один раз в процессе съема электрического видеосигнала.

Литература

1. Заявка Франции №2589301 от 28.10.85 г. МКИ HO4N 3/15, 5/238. Устройство электронной обтюрации. Заявитель – фирма I2S (Франция).
2. Смелков В.М. Выбор времени экспозиции для охранной телекамеры в режиме однократного формирования видеосигнала / Специальная техника, 2003, №2, с.25 – 28.
3. Патент 2146080 РФ. МКИ7 HO4N 3/14, 5/335. Устройство однократного формирования сигнала изображения / В.М. Смелков, В.Н. Михайлов, В.Я. Маклашевский // Б.И., 2000, №6.
4. Клюев В.В., Леонов Б.И., Соснин Ф.Р., Гусев Е.А., Кронгауз А.Н. Промышленная радиационная интроскопия. – М.: “Энергоатомиздат”, 1985.

                 

              

            

 
 

ОХРАННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В КАЛУГЕ

ЧОП КАЛУГА

 

Подробнее...

 

Новости          

Система видеонаблюдения из 12 видеокамер установлена в жилом доме в Калуге...

Подробнее...


Система видеонаблюдения из 8 видеокамер на основе видеорегистратора установлена на загородном складе в Калуге....

 

Подробнее...


Ведется монтаж системы видеонаблюдения в г. Калуга по ранее сделанному нами проекту...

 

Подробнее...


Архив новостей

Установка систем охраны периметра в Калуге.......

Охрана периметра в Калуге 89109168532

Подробнее...