Телевизионные системы мониторинга КС-ЧС, страница 7

В состав панорамной телевизионной системы входят:

• панорамные телекамеры в гер­мокорпусе – 13 шт;

• комплект кабелей ИБПА.685683.009 – ИБПА.685683.021 - 13шт;

• блок питания ИБПА.436737.001 (А-1) – 1 шт;

• коммутационная коробка панорамных телекамер ИБПА.463436.003 (А13) – 1 шт;

• источник питания для обогрева иллюминаторов гермокорпусов, 24 В 1шт.

2) части и изделия, находящиеся в операционном помещении, и относящиеся к ВУК:

• АРМ-1 с Программой – 1 шт.

Структурная схема ТПС показана на рис. 2.1, а внешний вид на рис. 2.2.

Рис. 2.1. Оптико-электронная схема панорамной телевизионной системы

Рис. 2.2. Внешний вид панорамной телевизионной системы

2.2.2. Электроно-вычислительный блок ТВ канала

Плата мультиплексирования FS-5

Плата мультиплексирования телевизионных изображений FS-5 предна­значена для подключения к ЭВМ на базе платформы INTEL x86 16 телевизионных камер, теп­ловизоров, электронных микроскопов, видеомагнитофонов, рентгеновских ТВ установок или любых других устройств, выдающих телевизионный сигнал в различных стандартах. Плата позволяет вводить в ЭВМ черно-белый телевизионный сигнал в формате 704*576*8 со скоростью 25 кадров в секунду для каждого канала, а также выводить суммарное изображение на внешний ТВ монитор или видеоконтрольное устройство (ВКУ).

Технические характеристики

Видеовход

• 16 видеовходов.

• Управляющих выходов, открытый коллектор: 4, 24 В, 30 мА;

• Входное/выходное сопротивление: 75 Ом.

• Уровень входного/выходного сигнала: 1V рр.

• АЦП: 9 бит.

• Аппаратный контроль зависания операционной системы Watchdog.

• Интерфейс: 32 битная шина РСI MASTER

• Подключение в стандарте Plug & Play.

Плата оцифровки изображения RT-826

Устройство ввода-вывода и обработки телевизионных изображений RT-826 представляет собой мультиформатный видеопроцессор, предназначенный для высококачественного ввода черно-белого телевизионного изображения в ПК и обработки его в реальном времени. Источником сигнала могут быть ТВ камеры, электронные микроскопы, рентгеновские установки и любые другие устройства, выдающие видеосигнал в различных телевизионных стандартах. Важным свойством видеопроцессора является сочетание таких характеристик, как высокое пространственное разрешение и ввод сигналов без пропуска кадров с высокой частотой их следования (50 Гц и более). Система фазовой автоподстройки частоты позволяет уменьшить дрожание пикселя до 4 нсек.

Видеопроцессор имеет 4-канальный входной мультиплексор и видеовыход, позволяющий контролировать на внешнем видеоконтрольном устройстве (ВКУ) ввод сигнала, выводить на ВКУ «замороженный» кадр или последовательность кадров в реальном времени. Для

подключения внешних сигналов синхронизации или управляющих и исполнительных устройств имеется четырехразрядный цифровой интерфейс (ТТЛ).

Технические характеристики.

Видеовход:

• 4 программно коммутируемых видеовхода.

• Входное сопротивление: 75 Ом.

• Уровень входного сигнала: от 0.5V pp до 2V pp.

• Полярность синхроимпульсов: отрицательная.

• Синхронизация: внешняя (TTЛ - уровень) или внутренняя.

• Программная регулировка усиления входного сигнала в диапазоне ±9 дБ и уровня чёрного в диапазоне ±0.3V; дискретность регулировок - 256 градаций; линейность регулировок - ±5%.

• Автоматическая настройка усиления и уровня черного (полное использование динамического диапазона АЦП в автоматическом режиме).

• АЦП: 12 бит, частота дискретизации до 40 МГц.

• Программируемый формат оцифровки кадра: до 1024 * 1024 * 8/12 – 1024 строк, 1024 пикселей в строке, 256/4096 градаций серого.

• Дрожание пикселя (jitter): не более ± 2 нсек.

Видеовыход :

• Выходной сигнал в стандарте ГОСТ 7845-92, CCIR, RS-170.

• Уровень выходного сигнала: 1.0V pp на нагрузке 75 Ом.

• Уровень и полярность синхроимпульсов: 0.35V, отрицательная.

• Программируемый генератор ТВ сигнала.

• ЦАП: 8 бит, частота дискретизации до 32 МГц.

Интерфейс и внутренняя память :

• Внутренний буфер памяти: 8 Мбайт (4 полных телевизионных кадра).

• Интерфейс: 32 битная шина PCI MASTER.

• Подключение в стандарте Plug & Play.

• Скорость передачи данных: средняя – 60 Мбайт/сек, пиковая – 132 Мбайт/сек.

• 4 программируемых цифровых входа/выхода.

Общая функциональная схема.

Устройство RT-826, функциональная схема которого приведена на рис.1, состоит из следующих основных узлов:

• 4-х канальный видеокоммутатор - осуществляет коммутацию аналоговых входов (время переключения - 8 нс);

• схема восстановления постоянной составляющей (DC) – осуществляет привязку телевизионного сигнала к уровню чёрного;

• нормирующий усилитель - обеспечивает согласование уровня входного сигнала с динамическим диапазоном АЦП;

• схема регулировки смещения постоянной составляющей (DC) и усиления - позволяет автоматически или вручную настраивать яркость и контрастность входного телевизионного изображения (256 градаций);

• схема выделения сигналов синхронизации - выделяет из входного сигнала строчные и кадровые синхроимпульсы;

• ADC - 12-ти разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

• GenLock - широкодиапазонный генератор частоты квантования входного сигнала (пиксельной частоты). Имеет систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) и обеспечивает дрожание пикселя (jitter) не более ± 2 нс;

• DAC - 8 разрядный цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);

• подсистема ввода изображения - основной канал ввода. Формирует окно ввода кадров ТВ изображения, осуществляет управление фиксацией изображения во внутреннем буфере памяти;

• схема формирования строба - формирует прямоугольную область внутри окна ввода, в которой производятся статистические измерения, определяются максимальные и минимальные уровни сигналов;

• подсистема вывода изображения - формирует окно вывода выходного телевизионного изображения, вырабатывает сигналы синхронизации, осуществляет переключение потоков данных (сквозной канал АЦП-ЦАП / вывод из внутреннего буфера памяти);

• выходной усилитель - формирует выходной телевизионный сигнал и обеспечивает согласование с 75-омной нагрузкой;

• схема управления и синхронизации - осуществляет общее управление всеми процессами в устройстве;

• RAM - 32-х разрядный внутренний буфер памяти ( 4 МБ). Функционально разделен на 4 банка по 1 МБ;

• DSP - блок цифровой обработки сигналов реального времени. Выполняет целочисленные операции сложения, вычитания, умножения и деления элементов одного или нескольких изображений, позволяет реализовать различные виды накопления.

• PCI Interface 2.1, контроллер DMA, конфигурационные и операционные регистры - обеспечивают связь RT-826 с оперативной памятью компьютера через шину PCI в режимах MASTER и TARGET.

Функциональные узлы.

RT-826 состоит из следующих функциональных узлов:

•4-х канальный видеокоммутатор - осуществляет коммутацию аналоговых входов (вре­мя переключения - 8 нc);

• схема восстановления постоянной составляющей (DC) - осуществляет привязку теле-
визионного сигнала к уровню чёрного;

• нормирующий усилитель - обеспечивает согласование уровня входного сигнала с дина­мическим диапазоном АЦП;

• схема регулировки смещения постоянной составляющей (DC) и усиления - позволяетпрограммно автоматически или вручную настраивать яркость и контрастность входного телевизионного изображения (256 градаций);

• схема выделения сигналов синхронизации - выделяет из входного сигнала строчные и кадровые синхроимпульсы, а также формирует заданное окно ввода входного телевизи­онного изображения;

ADC - 8 разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

GenLock - широкодиапазонный генератор частоты квантования входного сигнала (пик­сельной частоты). Имеет систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) и обеспечи­вает дрожание пикселя (jitter) не более ± 2 нс;

• DAC 8 разрядный цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);

• тактовый генератор - вырабатывает пиксельную частоту для формирования выходного телевизионного сигнала;

• схема формирования ТВ растра -генератор импульсов гашения и синхронизации для выходного телевизионного сигнала;

• выходной усилитель - формирует выходной телевизионный сигнал и обеспечивает со­гласование с 75-омной нагрузкой;

• схема управления и синхронизации - осуществляет общее управление всеми процесса­ми в устройстве;

• RAM - 32-х разрядный внутренний буфер памяти (SDRAM, 2 МБ). Функционально раз­делен на 2 банка по 1 МБ;

• контроллер RAM - осуществляет управление внутренним буфером памяти;

• буферы FIFO - буферы временного хранения данных (256 байт);

• PCI Interface 2.1, контроллер DMA, конфигурационные и операционные регистры -

обеспечивают связь RT-826 с оперативной памятью компьютера через шину PCI в режи­мах MASTER и TARGET.

Режимы работы

Устройство RT826 имеет следующие основные режимы работы:

фиксация телевизионного кадра во внутреннем буфере памяти (с возможностью усреднения нескольких кадров); передача данных через интерфейс PCJ;

мониторирование (просмотр) входного телевизионного сигнала на внешнем мониторе (или ВКУ - видеоконтрольном устройстве).

- визуализация (просмотр) на внешнем мониторе (ВКУ) телевизионных кадров, записанных во внутреннем буфере памяти.

Устройство RT826 использую перечисленные режимы работы может осуществлять:

непрерывный или одиночный ввод телевизионных кадров в компьютер с одновременным

контролем вводимого изображения на внешнем мониторе (ВКУ);

вывод на внешний монитор (ВКУ) одиночного кадра (без ввода изображения в компьютер);

вывод на внешний монитор (ВКУ) серии ранее введенных кадров в реальном времени

или с замедлением (без ввода изображения в компьютер).

Использование входного коммутатора на 4 аналоговых входа и четырех программируемых цифровых входов/выходов позволяет реализовать дополнительные функциональные возможности: подключение до 4 источников ТВ сигнала, использование внешних команд управления, подключение исполнительных устройств и т.д.

2.2.3. Специально программное обеспечение «Аларм-3.2»

Обработка изображений на предмет наличия КС/ЧС производит специальное программно-математическое обеспечение «Аларм-2», разработанное ФГУП «НИИПП».

Главное окно программы состоит из 13 небольших подокон, представляющих собой уменьшенное изображение, получаемое с камер (рис 2.3).

Рис. 2.3. Окно программы “Alarm”.

Карта оцифровки обрабатывает сигнал и выдает последовательно кадры. Программа обрабатывает полученный с карты сигнал и преобразует его в изображение для дальнейшей работы.

Рис.2. Наглядная схема чередования опорных и текущих кадров.

Каждую минуту выхваченный кадр становится опорным, а все последующие попиксельно сравниваются с ним. В случае, если разница между пикселями по показателю яркости выше порога (<n>_ij - <n+1>_ij), то эти пиксели сохраняются для дальнейшей обработки. Порог в данном случае нужен для того чтобы учесть всевозможные шумы. Еще следует отметить, что данный детектор является двух пороговым, т.е. помимо минимального(по умолчанию он равен 13 единицам), есть еще и максимальный (100 единиц), что позволяет избежать реакции на блики на стеклах домов или включение фонарей вечером. Сам же показатель яркости может принимать значение от 0 до 255. Это есть не что иное, как самый простейший детектор движения (I).

На следующем (II) этапе мы проверяем подтверждение пикселя хотя бы еще один раз за время жизни опорного кадра. В случае повторного подтверждения в другом кадре работа с этим пикселем продолжается, если нет – вычеркиваем его из обрабатываемых. Опорные кадры по умолчанию меняются раз в минуту. Так как наши события довольно плавно протекающие, то такой скорости обновления вполне достаточно. Так же опорный кадр меняется в случае, когда средняя яркость по кадру между текущим и опорным превышает две единицы.