Cámara de televisión para análisis forense con función de combinación de imágenes.
SMELKOV Vyacheslav Mikhailovich, candidato de ciencias técnicas, profesor asociado
En la revista Special Equipment” en el n.º 4 Este año se publicó un artículo sobre la solución técnica de una cámara de televisión diseñada para controlar objetos forenses con mayor precisión aumentando la resolución de la imagen a una velocidad de descomposición de fotograma bajo.
Este último supone que las velocidades de escaneo vertical, horizontal y las lecturas de frecuencia elemento por elemento son significativamente más lentas y, en consecuencia, más bajas en comparación con el estándar de transmisión según GOST 7845-92.
En este caso, la cámara de televisión debe garantizar, en primer lugar, la formación de la información de vídeo lo menos distorsionada posible para su posterior introducción en el ordenador.
Adhiriendo a la tesis de que la mayoría de los objetos de Los diagnósticos forenses son objetos con una alta densidad de componentes individuales, pero ubicados en estado estático, el autor de este trabajo propone ampliar la funcionalidad de una cámara de televisión de formato pequeño generando una señal de imagen combinada en su salida.
En relación con dos objetos separados espacialmente, la nueva función se proporciona generando en cada línea activa de fotograma bajo dos señales de vídeo sin distorsiones desde una única matriz CCD.
La función de fusión de imágenes suele ser se encuentra en sistemas de televisión que funcionan con el estándar de transmisión estadounidense o europeo.
Sin embargo, cabe señalar que la formación de una señal de vídeo de una imagen combinada va necesariamente acompañada de un intercambio de resolución para los tamaños de las imágenes «unidas» dentro de la trama visible.
Por ejemplo, según la patente inglesa [1], una imagen combinada generada a la salida de un sistema de vídeo analógico mantiene la máxima resolución horizontal, pero también hay una pérdida parcial de información de vídeo de cada una de las cámaras, porque en la imagen combinada, sólo se transmiten las áreas centrales de las dos imágenes componentes.
Por otro lado, un cuadrado digital moderno «empaqueta» dos imágenes completas (sin pérdidas) en el tamaño de trama horizontal, pero la claridad de la imagen combinada, en comparación con la original, es dos veces peor.
A continuación se propone una solución técnica para una cámara de televisión de formato pequeño equipada con una función para combinar dos imágenes, pero sin las desventajas mencionadas.
La cámara de televisión está fabricada sobre la base de una matriz CCD con organización de transferencia de cuadros con dos registros horizontales ubicados simétricamente [2, p. 112].
Tenga en cuenta que este diseño de circuito del fotodetector fue propuesto especialmente por desarrolladores nacionales a principios de los años ochenta para el funcionamiento de una cámara CCD en un estándar de transmisión o compatible.
Esta organización le permite seleccionar una sección de acumulación o una sección de memoria como objetivo fotográfico y, dependiendo de la identidad de los defectos de corriente oscura permisibles (centros de mayor generación-recombinación térmica) en una u otra sección, reducir significativamente el » contribución de esta interferencia a la señal de vídeo de salida de la matriz.
¡Gracias a esta característica, un defecto de «columna» geométricamente grande siempre se puede cambiar por un defecto de «punto» pequeño!
Una característica distintiva de la cámara propuesta es la baja velocidad de cuadros del CCD de escaneo matricial automático, el modo de exposición pulsada del fotodetector y el uso de su sección de acumulación y sección de memoria como dos objetivos fotográficos simultáneamente.
La señal de vídeo de una línea de cámara contiene un número de recuentos (píxeles) igual al número total de elementos en los registros de la matriz CCD, y la señal de vídeo de un fotograma contiene un número estándar de líneas y un formato 4/3 que coincide con el formato de un objetivo fotográfico independiente.
El diagrama de bloques de una cámara de televisión, cuyo dispositivo se reconoce como una invención [3], se muestra en la Fig. 1.
Contiene un bloque óptico (1); matriz CCD (2); cuatro convertidores de nivel (3), (4), (5) y (6); generador de señales de control (7); dos amplificadores de vídeo (8) y (9); unidad de procesamiento de señal de vídeo (10).
Fig. 1. Diagrama de bloques de una cámara de televisión según la invención [3]
Al bloque óptico (1) se le asignan dos tareas principales:
- implementación del modo de iluminación pulsada de dos objetos controlados (“izquierda” y “derecha”) utilizando dos fuentes de luz pulsada que funcionan sincrónicamente;
- cambiando la escala de cada una de las imágenes ópticas en la dirección horizontal.
La escala óptica, que actúa como un “estiramiento” óptico horizontal para las imágenes de entrada, se realiza mediante lentes anamórficas.
Tenga en cuenta que la implementación industrial de este tipo de lentes con las relaciones anamórficas horizontales necesarias actualmente no causa dificultades técnicas [4].
Los elementos ópticos guía (1-5), (1-6) y (1-8) realizan la traslación paralela de cada uno de los dos ejes ópticos.
El elemento óptico envolvente (1 -7) realiza la rotación de la imagen en el objetivo (2-2) en relación con la imagen en el objetivo (2-1) en 180 grados.
Debe agregarse que para simplificar el dibujo del diagrama estructural de la cámara de televisión de la Fig. No se muestra la trayectoria del primer rayo del cuadro.
En la producción industrial de una unidad óptica (1), es aconsejable fabricar el elemento óptico envolvente (1-7) en forma de prisma Dove o prisma Pehan.
Consideremos el funcionamiento de una cámara de televisión de formato bajo. Las imágenes de los objetos “izquierdo” y “derecho” en el modo de exposición al pulso se proyectan a través del bloque óptico (1) sobre los objetivos (2-1) y (2-2) matrices CCD.
El modo de exposición por impulsos, proporcionado por fuentes de luz pulsada que funcionan sincrónicamente (1-1) y (1-2), se lleva a cabo de tal manera que durante el recorrido inverso del escaneo vertical ambos canales ópticos están abiertos, y durante el golpe de avance están cerrados.
Los bloques (1-1) y (1-2) se controlan mediante un pulso de amortiguación vertical suministrado desde la salida del generador de señal de control (7).
Los coeficientes anamórficos de las lentes (1-3) y (1-4) a lo largo del campo del marco son iguales a 0,5.
Por lo tanto, la sección (2-1) recibe un impulso imagen del objeto «izquierdo», estirada dos veces horizontalmente, y en la sección (2-2): una imagen de pulso del objeto «derecha» estirada dos veces en la misma dirección.
Al final del intervalo de supresión del cuadro en los objetivos fotográficos (2-1) y (2-2), finaliza la formación de alivios de carga, respectivamente, para los objetos de prueba “izquierdo” y “derecho”.
Durante el escaneo del cuadro de avance, los paquetes de carga se leen alternativamente con canales ópticos cerrados (en la oscuridad) en la sección (2-1) en el registro de salida (2-3) y desde la sección (2 -2) en el registro (2-4).
Durante la primera mitad de la parte activa de cada línea se leen todos los píxeles horizontales de la sección (2-1), y durante la segunda mitad se leen todos los píxeles de la sección (2-2).
Es importante señalar que la frecuencia duplicada de transferencia de paquetes de carga en los registros, gracias al modo de descomposición de fotograma bajo, sigue siendo significativamente menor que la frecuencia máxima de muestreo de la matriz CCD, para la cual es Es necesario tener en cuenta las distorsiones de la señal de imagen debido a la ineficiencia de la transferencia.
Como resultado, las señales de vídeo en la primera y segunda salida de la matriz CCD contienen información de vídeo con una escala restaurada (sin distorsión) para los objetos de control «izquierdo» y derecho».
Además, a través de los amplificadores de vídeo buffer (8) y (9 ), las señales de vídeo de la matriz CCD se suministran al bloque (10), donde se realiza el procedimiento para su preprocesamiento y combinación («unión»).
A la salida de la cámara de televisión se forma una señal de vídeo combinada a baja velocidad de fotogramas, en cada línea activa de la cual se transmiten secuencialmente las señales de imagen completas de los objetos de control «izquierdo» y «derecho».
Cabe señalar que el uso de una matriz CCD para dos canales de vídeo garantiza modos de funcionamiento idénticos, cambios idénticos en las características durante el envejecimiento y estabilidad de las características geométricas mutuas de los dos objetivos de imagen.
Si M es el número de píxeles para el primer o segundo registro de la matriz CCD, entonces la resolución horizontal de la imagen combinada (N x) en líneas de televisión se mantiene a lo largo de la línea igual a:
N x =M 1/k, donde k es el formato del cuadro (4/3).
Como ya se mencionó, en igualdad de condiciones, este resultado es el doble del capacidades de una cámara cuádruple digital moderna.
Literatura
- Patente del Reino Unido n.º 1438293. MKI2 H04N 7/08, NKI H4FD2A, D30T. Un sistema de televisión para transmitir dos o más imágenes a través de un cable. Publ. 3/06/76.
- Kuznetsov Yu.A., Shilin V.A. Microcircuitos LSI basados en dispositivos de carga acoplada. — M. “Radio y Comunicaciones”, 1988.
- Patente RF No. 2065257. MKI6 H04N 5/225. Dispositivo de generación de señal de imagen de marco pequeño.//V.M. Smelkov./B.I. – 1996 — No. 22.
- Mapas de accesorios y bloques anamórficos para el rodaje de películas de pantalla ancha./Revisión de lentes de cine de producción nacional y extranjera para el rodaje de películas regulares, de pantalla ancha, de gran formato y de 16 mm. . Compilado bajo la dirección de F.S. Novika. Moscú, 1969, p.165.