Способ панорамного видеонаблюдения и устройство для его осуществления

Способ панорамного видеонаблюдения и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области передачи изображений, точнее к способам и устройствам панорамного видеонаблюдения.

Известны способы панорамного видеонаблюдения и устройства для их реализации, основанные на синтезе панорамного видеоизображения путем апостериорной обработки видеоинформации, полученной с нескольких ракурсов (см. например, С.А. Попов, Д.С. Ватолин. Панорамное изображение в видеонаблюдении, журнал «Системы безопасности», №2, 2009 г., стр. 84-86, раздел «Сшивка панорамного изображения», www.secuteck.ru/imag/ss-2-2009/).

Основными недостатками подобных способов и устройств для их реализации являются необходимость использования нескольких видеокамер, а также невозможность их использования несколькими операторами (наблюдателями) для задач одновременного независимого наблюдения в различных направлениях с различным увеличением.

Наиболее близким по технической сути к предложенному способу является способ панорамного видеонаблюдения, заключающийся в том, что дистанционно выбирают участок панорамы для видеонаблюдения, формируют его видеоизображение с требуемым увеличением и передают это видеоизображение для дистанционного наблюдения (см. там же, раздел «Управление поворотной камерой по панораме»).

Наиболее близким по технической сути к предложенному устройству для реализации предлагаемого способа является устройство для панорамного видеонаблюдения, содержащее систему фокусировки, выполненную с возможностью изменения как величины увеличения, так и направления наблюдения в пределах наблюдаемой панорамы, и оптически связанный с системой фокусировки преобразователь изображения в видеосигнал (там же).

Основными недостатками наиболее близких к предложенным технических решений, известного способа и известного устройства, являются невозможность обеспечения одновременного независимого панорамного видеонаблюдения различных участков панорамы с различным увеличением несколькими операторами (наблюдателями).

Решаемая изобретением задача - обеспечение возможности одновременного независимого панорамного видеонаблюдения различных участков панорамы с различным увеличением несколькими операторами (наблюдателями).

Технический результат, который может быть достигнут - создание динамически управляемых по направлению наблюдения и по величине увеличения фокусирующих систем в виде оптически связанных пар голографических линз.

Дополнительный технический результат, который может быть достигнут, - повышение надежности устройств панорамного видеонаблюдения за счет исключения необходимости механического перемещения составляющих этих устройств при изменении направления наблюдения и величины увеличения наблюдаемых изображений.

Для решения поставленной задачи с достижением технического результата, в известном способе панорамного видеонаблюдения, заключающемся в том, что дистанционно выбирают участок панорамы для видеонаблюдения, формируют его видеоизображение с требуемым увеличением и передают это видеоизображение для дистанционного наблюдения, согласно предложению, выбор участка панорамы для видеонаблюдения и формирование его видеоизображения с требуемым увеличением осуществляют при помощи динамического создания объективов в виде пар голографических линз, которые располагают последовательно и направляют на выбранный для наблюдения участок панорамы, при этом требуемое увеличение задается наблюдателем, посредством изменения коэффициента увеличения объектива путем изменения эффективной кривизны соответствующих голографических линз.

Для решения поставленной задачи с достижением технического результата, в известном устройстве для панорамного видеонаблюдения, содержащем систему фокусировки, выполненную с возможностью изменения как величины увеличения, так и направления наблюдения в пределах наблюдаемой панорамы, и оптически связанный с системой фокусировки преобразователь изображения в видеосигнал, согласно предложению, система фокусировки выполнена в виде не менее чем двух последовательно установленных матриц электрически управляемых элементов - пикселей, при этом матрицы выполнены с возможностью динамического формирования расположенных в любом месте в пределах каждой из матриц пар голографических линз, последовательно оптически связанных между собой и с преобразователем изображения в видеосигнал.

В рамках заявленного технического решения предложены варианты (частные случаи) выполнения заявляемого устройства для панорамного видеонаблюдения.

В первом таком варианте матрицы электрически управляемых элементов имеют криволинейную поверхность как минимум по одному из сечений.

Во втором таком варианте, являющемся возможным развитием любого из двух вышеизложенных вариантов реализации, устройство снабжено более чем одним преобразователем изображения в видеосигнал.

Группа изобретений поясняется чертежом, на котором схематично изображено возможное устройство по п. 4 формулы предложенного технического решения. На чертеже представлены 1, 2, 3 и 4 - преобразователи видеоизображения в видеосигнал, 5, 6 - последовательно установленные матрицы электрически управляемых элементов - пикселей, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 и 18 - голографические линзы, последовательно попарно оптически связанные между собой и с соответствующими преобразователями изображения в видеосигнал, 19, 20 и 21 - предполагаемые объекты наблюдения. В данном варианте реализации подразумевается, что как преобразователи 1-4, так и матрицы 5 и 6 имеют форму «сегментов» цилиндрических поверхностей разного радиуса с одной осью симметрии. На схеме не изображены средства передачи управляющих сигналов (определяющих выбор направления и величины увеличения) от наблюдателей, так же, как и управляемые этими сигналами блоки динамического формирования голографических линз при помощи электрически управляемых элементов - пикселей, блоки считывания видеосигналов сигналов с преобразователей, и средства передачи и отображения изображений наблюдателям, поскольку варианты их реализации широко известны и не являются существенными для достижения ожидаемого положительного эффекта.

Работу предложенного устройства сначала поясним на простейшем примере наблюдения не стереоскопического видеоизображения одного объекта одним наблюдателем. Оптическое излучение от объекта 19 преобразуется парой голографических линз 7 и 8, образующих вместе объектив, направленный наблюдателем на объект. На входном окне преобразователя 1 формируется изображение объекта 19, при этом коэффициент увеличения/уменьшения изображения задан наблюдателем посредством изменения коэффициента увеличения объектива путем изменения эффективной кривизны голографических линз. Преобразователь 1 формирует видеосигнал, который далее передается наблюдателю и отображается ему, например, на экране монитора.

Если наблюдателю необходимо стереоизображение, он может, в простейшем случае, использовать второй канал видеонаблюдения. При этом второе (стереопарное первому) изображение объекта 19 формирует объектив из пары голографических линз 9 и 10, фокусирующий второе изображение на преобразователь 2. Отметим, что наблюдатель может получить стереоскопическое изображение даже при помощи всего лишь одного преобразователя 1. Для этого необходимо, чтобы вторая пара голографических линз 9 и 10 была оптически связана с преобразователем 1, но при этом пары линз 7, 8 и 9, 10 формировались не одновременно, а последовательно, в разные интервалы времени. Предполагается, что использование принятой в видеотехнике частоты переключения между упомянутыми парами линз, на уровне 100 Гц обеспечит целостность наблюдаемой картины. При соответствующем синхронизированном независимом считывании этих двух видеоизображений, составляющих вместе стереоизображение, и последующей независимой передаче видеоизображений наблюдателю, на соответствующем средстве отображения наблюдателя можно получить стереоскопическое видеоизображение объекта 20 с одного преобразователя 1.

Рассмотрим более сложный случай, при котором устройство одновременно используется тремя наблюдателями. Помимо стереоскопического видеонаблюдения объекта 19 одним наблюдателем посредством преобразователя 1, и линз 7, 8, 9 и 10, наблюдение ведут еще два наблюдателя, условно назовем их второй и третий наблюдатели. Второй наблюдатель ведет наблюдение за объектом 20, третий наблюдатель ведет наблюдение за объектом 21. Для упрощения схемы, линзы 11, 12, 13 и 14 изображены одновременно с линзами 15, 16, 17 и 18, хотя они, как и в ранее описанном случае наблюдения стереопарного видеоизображения при помощи одной пары преобразователей 3 и 4, формируются по очереди, т.е. на каждом из преобразователей 3 и 4 реализуется временное уплотнение двух различных видеоизображений. В первый момент времени на матрицах сформированы линзы 11, 12, 13 и 14, которые фокусируют изображение объекта 21 на преобразователи 3 и 4 соответственно. Преобразователи 3 и 4 формируют два видеосигнала, вместе составляющих стереоскопический видеосигнал, направляемый второму наблюдателю. Затем пиксели, формирующие линзы 11, 12, 13 и 14, отключаются, и на матрице формируются линзы 15, 16, 17 и 18, которые в свою очередь фокусируют изображение объекта 22 на преобразователи 3 и 4 соответственно и т.д.

Таким образом, предложенный способ и устройство для его осуществления решают поставленную задачу с достижением ожидаемых технических результатов.

Отметим, что предложенная группа технических решений в пределе может обеспечить видеонаблюдение в полном телесном угле. Устройство может быть дополнено системой формирования стереозвука, с направленностью, соответствующей направленности видеонаблюдения для каждого наблюдателя.

1. Способ панорамного видеонаблюдения, заключающийся в том, что дистанционно выбирают участок панорамы для видеонаблюдения, формируют его видеоизображение с требуемым увеличением и передают это видеоизображение для дистанционного наблюдения, отличающийся тем, что выбор участка панорамы для видеонаблюдения и формирование его видеоизображения с требуемым увеличением осуществляют при помощи динамического создания объективов в виде пар голографических линз, которые располагают последовательно и направляют на выбранный для наблюдения участок панорамы, при этом требуемое увеличение задается наблюдателем, посредством изменения коэффициента увеличения объектива путем изменения эффективной кривизны соответствующих голографических линз.

2. Устройство для панорамного видеонаблюдения, содержащее систему фокусировки, выполненную с возможностью изменения как величины увеличения, так и направления наблюдения в пределах наблюдаемой панорамы, и оптически связанный с системой фокусировки преобразователь изображения в видеосигнал, отличающееся тем, что система фокусировки выполнена в виде не менее чем двух последовательно установленных матриц электрически управляемых элементов - пикселей, при этом матрицы выполнены с возможностью динамического формирования расположенных в любом месте в пределах каждой из матриц пар голографических линз, последовательно оптически связанных между собой и с преобразователем изображения в видеосигнал.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что матрицы электрически управляемых элементов имеют криволинейную поверхность как минимум по одному из сечений.

4. Устройство по п. 2 или 3, отличающееся тем, что оно снабжено более чем одним преобразователем изображения в видеосигнал.