RU2663537C1 - Optoelectronic device - Google Patents
Optoelectronic device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2663537C1 RU2663537C1 RU2017126855A RU2017126855A RU2663537C1 RU 2663537 C1 RU2663537 C1 RU 2663537C1 RU 2017126855 A RU2017126855 A RU 2017126855A RU 2017126855 A RU2017126855 A RU 2017126855A RU 2663537 C1 RU2663537 C1 RU 2663537C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- video
- output
- input
- control
- port
- Prior art date
Links
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims abstract description 37
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 46
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000003491 array Methods 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 101000767160 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) Intracellular protein transport protein USO1 Proteins 0.000 description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 4
- 101100446506 Mus musculus Fgf3 gene Proteins 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 101100348848 Mus musculus Notch4 gene Proteins 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 101100317378 Mus musculus Wnt3 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в системах наблюдения, выполненных на матричных фотоприемных устройствах (МФУ).The invention relates to optical instrumentation and can be used in surveillance systems made on matrix photodetector devices (MFPs).
Известно оптико-электронное устройство (патент RU 2558351, МПК H04N 5/33, опубликован 10.08.2015 г.), содержащее объектив, в фокальной плоскости которого расположено матричное фотоприемное устройство, выходами подключенное к входам многоканального предварительного усилителя, аналого-цифровой преобразователь, мультиплексор, блок управления, выход которого подключен к управляющему входу фотоприемного устройства, видеопроцессор, управляющим выходом подключенный к входу блока управления и управляющему входу мультиплексора, блок вывода видеосигнала, выход которого является выходом тепловизионного канала, блок аппаратной обработки сигналов, включенный между выходом мультиплексора и входом блока вывода видеосигнала и подключенный портом ввода-вывода данных к соответствующему порту видеопроцессора, а управляющим входом к управляющему выходу видеопроцессора, при этом блок аппаратной обработки сигналов реализован с возможностью одновременного выполнения как минимум двух различных вычислительных операций цифровой обработки данных.A known optical-electronic device (patent RU 2558351, IPC
Известно также оптико-электронное устройство, работающее в инфракрасной области спектра (патент RU 2387092, МПК H04N 5/33, опубликован 20.01.2010 г.), содержащее объектив, в фокальной плоскости которого расположено МФУ, выходы которого подключены к входам соответствующих предусилителей, последовательно соединенные многоканальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), входы которого подключены к выходам соответствующих предусилителей, мультиплексор, видеопроцессор и блок вывода видеосигнала, а также блок управления, выход которого подключен к управляющему входу МФУ.An optical-electronic device operating in the infrared region of the spectrum is also known (patent RU 2387092, IPC
Недостатком известных устройств-аналогов является невысокая надежность обнаружения тепловых объектов, вызванная ограниченностью согласования динамического диапазона изменения электрического сигнала с МФУ с допустимым входным диапазоном многоканального АЦП.A disadvantage of the known analog devices is the low reliability of the detection of thermal objects, due to the limited matching of the dynamic range of the electrical signal with the MFP with a valid input range of a multi-channel ADC.
Прототипом является оптико-электронное устройство, работающее в инфракрасном диапазоне спектра (патент RU 2425463, МПК H04N 5/33, опубликован 27.07.2011 г.), содержащее оптическую систему, в фокальной плоскости которой расположено МФУ, выходы которого через многоканальное устройство аналоговой обработки (УАО) подключены к многоканальному АЦП и далее через мультиплексор к видеовходу устройства видеообработки и управления (УВУ), блок управления, вход которого подключен к первому выходу УВУ, первый выход блока управления подключен к управляющему входу многоканального УАО, а второй выход - к управляющему входу МФУ, устройство интерфейса, видеовход которого подключен к видеовыходу УВУ, а видеовыход является видеовыходом оптико-электронного устройства, при этом второй выход УВУ подключен к управляющему входу мультиплексора.The prototype is an optical-electronic device operating in the infrared range of the spectrum (patent RU 2425463, IPC
Подобное устройство с помощью многоканального УАО, управляемого через блок управления устройством УВУ, обеспечивает автоматическое оптимальное согласование динамического диапазона выходного сигнала с МФУ с допустимым входным диапазоном многоканального АЦП и повышение за счет этого надежности обнаружения тепловых объектов.Such a device with the help of a multi-channel UAO controlled through the control unit of the UVU device ensures automatic optimal matching of the dynamic range of the output signal with the MFP with the allowable input range of the multi-channel ADC and thereby increases the reliability of detection of thermal objects.
Недостатком такого оптико-электронного устройства является существенное снижение быстродействия за счет повышенной загруженности УВУ, связанной с необходимостью обработки большого объема информации для управления многоканальным УАО.The disadvantage of this optoelectronic device is a significant decrease in performance due to the increased workload of the UVU associated with the need to process a large amount of information to control multichannel UAO.
Данный недостаток усиливается при возможном использовании в таком оптико-электронном устройстве дополнительных устройств и режимов обработки информации, позволяющих расширить его функциональные возможности, а именно:This disadvantage is enhanced by the possible use of additional devices and information processing modes in such an optical-electronic device, which allow expanding its functional capabilities, namely:
- режимов поиска, дешифрования и сопровождения объекта наблюдения;- modes of search, decryption and tracking of the object of observation;
- МФУ, работающих в нескольких спектральных диапазонах излучения (как конструктивно независимых, так и совмещенных в одной конструкции), с повышенным форматом матрицы (не менее 640×512 пикселей), что значительно увеличивает надежность обнаружения тепловых объектов (см. В.В. Тарасов и др. Инфракрасные системы "смотрящего" типа, Москва, Логос, 2004 г., стр. 419-421);- MFPs operating in several spectral ranges of radiation (both structurally independent and combined in one design), with an increased matrix format (at least 640 × 512 pixels), which significantly increases the reliability of detection of thermal objects (see V.V. Tarasov et al. "Looking" type infrared systems, Moscow, Logos, 2004, pp. 419-421);
- высокоточных механизмов перемещения оптических компонентов, позволяющих проводить автофокусировку, т.е. скомпенсировать температурную расфокусировку оптической системы, обусловленную, в частности, значительными температурными коэффициентами показателей преломления оптических материалов, особенно оптических материалов, прозрачных в ИК диапазоне, что позволяет существенно расширить рабочий диапазон температуры оптико-электронных устройств. Это особенно актуально для сложных оптических систем, например систем, позволяющих получить изображение в двух и более спектральных диапазонах (см. В.В. Тарасов и др. Инфракрасные системы "смотрящего" типа, Москва, Логос, 2004 г., стр. 97);- high-precision mechanisms for moving optical components that allow autofocusing, i.e. to compensate for the temperature defocusing of the optical system, due, in particular, to the significant temperature coefficients of the refractive indices of optical materials, especially optical materials that are transparent in the IR range, which can significantly expand the operating temperature range of optoelectronic devices. This is especially true for complex optical systems, for example, systems that make it possible to obtain an image in two or more spectral ranges (see VV Tarasov et al. “Watching” type infrared systems, Moscow, Logos, 2004, p. 97) ;
- скоростных помехозащищенных устройств ввода-вывода.- high-speed noise-protected input-output devices.
Увеличение быстродействия оптико-электронного устройства при использовании дополнительных устройств и режимов обработки информации возможно за счет параллельной обработки информации, т.е. создания многопроцессорных систем, в которых для решения каждого определенного круга задач используется отдельный процессор, работающий параллельно с другими, например, как в астровизирующем приборе (патент RU 2540136, МПК G01C 21/02, опубликован 10.02.2015 г.).An increase in the speed of an optical-electronic device when using additional devices and information processing modes is possible due to parallel processing of information, i.e. the creation of multiprocessor systems in which to solve each specific range of tasks a separate processor is used that works in parallel with others, for example, as in an astrovizing device (patent RU 2540136, IPC G01C 21/02, published 02.10.2015).
Для своевременного решения задач от каждого из процессоров в определенные интервалы времени требуется значительная вычислительная мощность. Использование в оптико-электронном устройстве ряда мощных процессоров приводит к повышенному энергопотреблению и внутреннему перегреву аппаратуры, что часто неприемлемо, особенно для переносных компактных приборов, беспилотных летательных аппаратов и т.д. При этом процессоры загружены во времени неравномерно, т.е. в определенные моменты времени (в общем случае разные для разных процессоров) их вычислительные мощности используются максимально, а в какие-то - не полностью, или практически не используются вообще (энергопотребление при этом снижается незначительно).For the timely solution of tasks from each of the processors at certain intervals of time, significant computing power is required. The use of a number of powerful processors in the optoelectronic device leads to increased energy consumption and internal overheating of the equipment, which is often unacceptable, especially for portable compact devices, unmanned aerial vehicles, etc. Moreover, the processors are loaded unevenly in time, i.e. at certain points in time (in general, different for different processors), their computing power is used to the maximum, and at some points it is not completely, or practically not used at all (power consumption decreases slightly).
Задачей изобретения является разработка оптико-электронного устройства, в котором устранены недостатки аналогов и прототипа.The objective of the invention is to develop an optical-electronic device, which eliminated the disadvantages of analogues and prototype.
Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия при расширении функциональных возможностей оптико-электронного устройства без значительного увеличения энергопотребления.The technical result of the invention is to improve performance while expanding the functionality of the optoelectronic device without a significant increase in power consumption.
Технический результат достигается тем, что в оптико-электронном устройстве, содержащем оптическую систему, в фокальной плоскости которой расположено матричное фотоприемное устройство (МФУ), выходы которого через многоканальное устройство аналоговой обработки (УАО) подключены к многоканальному аналого-цифровому преобразователю и далее через мультиплексор к видеовходу устройства видеообработки и управления (УВУ), а также блок управления, вход которого подключен к первому выходу УВУ, а соответствующие выходы - к управляющим входам многоканального УАО и МФУ, и устройство интерфейса, видеовход которого подключен к видеовыходу УВУ, а видеовыход является видеовыходом оптико-электронного устройства, при этом второй выход УВУ подключен к управляющему входу мультиплексора, согласно настоящему изобретению, УВУ выполнено в виде многопроцессорного устройства с возможностью порежимного и динамического перераспределения вычислительных ресурсов, при этом третий выход УВУ подключен к входу управления оптической системы, первый порт устройства интерфейса подключен к порту управления УВУ, а второй порт устройства интерфейса является портом управления оптико-электронного устройства.The technical result is achieved by the fact that in the optical-electronic device containing the optical system, in the focal plane of which is located a photodetector array (MFP), the outputs of which are connected through a multi-channel analog processing device (UAO) to a multi-channel analog-to-digital converter and then through the multiplexer to the video input of the video processing and control device (CCA), as well as the control unit whose input is connected to the first output of the CCA, and the corresponding outputs are many to the control inputs channel UAO and MFP, and an interface device, the video input of which is connected to the video output of the UVU, and the video output is the video output of the optoelectronic device, while the second output of the UVU is connected to the control input of the multiplexer, according to the present invention, the UVU is made in the form of a multiprocessor device with the mode and dynamic redistribution of computing resources, while the third output of the UVU is connected to the control input of the optical system, the first port of the interface device is connected to the control port Lenia UBV and the second interface device port is a management port opto-electronic device.
УВУ содержит видеопроцессор, видеовход и видеовыход которого являются соответственно видеовходом и видеовыходом УВУ, первое процессорное устройство управления (ПУУ), первый и второй выходы которого являются соответственно первым и вторым выходами УВУ, а порт приема-передачи соединен с первым портом видеопроцессора, второе ПУУ, первый порт которого является портом управления УВУ, второй порт подключен ко второму порту видеопроцессора, а выход является третьим выходом УВУ.The control device contains a video processor, the video input and video output of which are the video input and video output of the control device, the first processor control device (CCU), the first and second outputs of which are the first and second outputs of the control device, and the transmit-receive port is connected to the first port of the video processor, the second control device, the first port of which is the control port of the UVU, the second port is connected to the second port of the video processor, and the output is the third output of the UVU.
Оптическая система содержит объектив и устройство перемещения оптических компонентов объектива, вход которого является входом управления оптической системы.The optical system comprises a lens and a device for moving the optical components of the lens, the input of which is the control input of the optical system.
Устройство интерфейса содержит блок вывода видеоинформации, видеовход и видеовыход которого являются соответственно видеовходом и видеовыходом устройства интерфейса, и приемо-передатчик, первый и второй порты которого являются соответственно первым и вторым портом устройства интерфейса.The interface device comprises a video information output unit, the video input and video output of which are respectively the video input and video output of the interface device, and a transceiver, the first and second ports of which are the first and second ports of the interface device, respectively.
МФУ включает в себя N матричных фотоприемных устройств, где N≥1, каждое из которых расположено в соответствующей фокальной плоскости оптической системы, при этом блок управления выполнен многоканальным.The MFP includes N matrix photodetectors, where N≥1, each of which is located in the corresponding focal plane of the optical system, while the control unit is multi-channel.
Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг. 1), на котором представлена функциональная схема предлагаемого оптико-электронного устройства.The invention is illustrated in the drawing (Fig. 1), which shows a functional diagram of the proposed optoelectronic device.
На чертеже блоки и узлы оптико-электронного устройства обозначены следующими позициями:In the drawing, the blocks and nodes of the optoelectronic device are indicated by the following positions:
1 - оптическая система,1 - optical system
2 - матричное фотоприемное устройство,2 - matrix photodetector,
3 - многоканальное устройство аналоговой обработки,3 - multi-channel analog processing device,
4 - многоканальный аналого-цифровой преобразователь,4 - multi-channel analog-to-digital Converter,
5 - мультиплексор,5 - multiplexer,
6 - устройство видеообработки и управления,6 - device video processing and control,
7 - блок управления,7 - control unit,
8 - устройство интерфейса,8 - interface device,
9 - видеопроцессор,9 - video processor,
10 - первое процессорное устройство управления,10 is a first processor control device,
11 - второе процессорное устройство управления,11 is a second processor control device,
12 - объектив,12 - lens
13 - устройство перемещения оптических компонентов,13 is a device for moving optical components,
14 - блок вывода видеоинформации,14 - block output video information,
15 - приемо-передатчик.15 - transceiver.
Оптико-электронное устройство содержит оптическую систему 1, в фокальной плоскости которой расположено матричное фотоприемное устройство 2 (МФУ), выходы которого через многоканальное устройство 3 аналоговой обработки (УАО) подключены к многоканальному аналого-цифровому преобразователю 4 (АЦП) и далее через мультиплексор 5 к видеовходу устройства 6 видеообработки и управления (УВУ).The optical-electronic device contains an
Оптико-электронное устройство также содержит блок 7 управления и устройство 8 интерфейса.The optoelectronic device also comprises a
Вход блока 7 управления подключен к первому выходу УВУ 6. Второй выход УВУ 6 подключен к управляющему входу мультиплексора 5. Первый выход блока 7 управления подключен к управляющему входу многоканального УАО 3, а второй выход - к управляющему входу МФУ 2.The input of the
Видеовход устройства 8 интерфейса подключен к видеовыходу УВУ 6. Видеовыход устройства 8 интерфейса является видеовыходом оптико-электронного устройства.The video input of the
Отличием предлагаемого оптико-электронного устройства является то, что УВУ 6 выполнено в виде многопроцессорного устройства с возможностью порежимного и динамического перераспределения вычислительных ресурсов, при этом третий выход УВУ 6 подключен к входу управления оптической системы 1, первый порт устройства 8 интерфейса подключен к порту управления УВУ 6, а второй порт устройства 8 интерфейса является портом управления оптико-электронного устройства.The difference of the proposed optical-electronic device is that the
УВУ 6 содержит видеопроцессор 9, первое 10 и второе 11 процессорные устройства управления (ПУУ). В общем случае многопроцессорное УВУ 6 может содержать К процессорных устройств управления, где К>1. Их количество зависит от сложности выполняемых оптико-электронным устройством задач и требуемой скорости их решения. Видеовход и видеовыход видеопроцессора 9 являются соответственно видеовходом и видеовыходом УВУ 6. Первый и второй выходы первого процессорного устройства 10 управления являются соответственно первым и вторым выходами УВУ 6, а порт приема-передачи первого ПУУ 10 соединен с первым портом видеопроцессора 9. Первый порт второго процессорного устройства 11 управления является портом управления УВУ 6. Второй порт второго ПУУ 11 подключен ко второму порту видеопроцессора 9. Выход второго ПУУ 11 является третьим выходом УВУ 6. Оптическая система 1 содержит объектив 12 и устройство 13 перемещения оптических компонентов объектива. Объектив 12 для получения равномерной освещенности и однородного качества изображения на всех чувствительных элементах МФУ 2 включает в себя, как правило, несколько оптических компонентов - зеркал, линз, в том числе расфокусирующей линзы, используемых в режиме калибровки (на фиг. 1 не показаны). Компенсация температурного ухода фокальной плоскости объектива 12 от плоскости размещения матрицы чувствительных элементов МФУ (на фиг. 1 не показана) обеспечивается соответствующим механическим перемещением оптических компонентов объектива 12 (см. В.В. Тарасов и др. Инфракрасные системы "смотрящего" типа, Москва, Логос, 2004 г., стр. 97) с помощью устройства 13 перемещения оптических компонентов, состоящего, например, из ряда прецизионных механических приводов (на фиг. 1 не показаны). Устройство 13 перемещения оптических компонентов включает в себя и привод расфокусирующих линз, в качестве которого, для ускорения перемещения, может быть использован релейный механизм (на фиг. 1 не показан). Вход устройства 13 перемещения оптических компонентов является входом управления оптической системы 1. Устройство 8 интерфейса содержит блок 14 вывода видеоинформации и приемо-передатчик 15. Видеовход и видеовыход блока 14 вывода видеоинформации являются соответственно видеовходом и видеовыходом устройства 8 интерфейса. Порты I и II приемо-передатчика 15 являются соответственно портами I и II устройства 8 интерфейса. МФУ 2 включает в себя N матричных фотоприемных устройств, где N≥1, каждое из которых расположено в соответствующей фокальной плоскости оптической системы 1. Блок 7 управления выполнен многоканальным.
Оптико-электронное устройство работает следующим образом.Optoelectronic device operates as follows.
Рассмотрим более подробно основные режимы работы оптико-электронного устройства.Let us consider in more detail the main modes of operation of an optoelectronic device.
1. Режим установки оптимальных характеристик оптико-электронного устройства1. The installation mode of the optimal characteristics of the optoelectronic device
После включения оптико-электронного устройства излучение наблюдаемой сцены с помощью объектива 12 фокусируется на чувствительные элементы МФУ 2.After turning on the optoelectronic device, the radiation from the observed scene using the
Электрические сигналы с выхода МФУ 2 через многоканальное УАО 3, многоканальный АЦП 4, поступают на мультиплексор 5, с выхода которого видеопроцессор 9 многопроцессорного УВУ 6 принимает последовательность цифровых сигналов двумерного массива данных, соответствующих кадру, проводит их обработку, формирует цифровой видеокадр, проводит обработку цифрового видеокадра и т.д.Electrical signals from the output of the
Из видеопроцессора 9 этот двумерный массив данных поступает также в первое ПУУ 10 и второе ПУУ 11 многопроцессорного УВУ 6.From the
Первое ПУУ 10 проводит обработку массива - определяет динамический диапазон и среднее значение сигналов с чувствительных элементов МФУ 2 и с учетом полученных результатов рассчитывает и устанавливает с помощью многоканального блока 7 управления необходимые характеристики многоканального УАО 3, обеспечивающие оптимальное согласование динамического диапазона выходного сигнала фотоприемного устройства МФУ 2 с допустимым входным диапазоном многоканального АЦП 4, оптимальное время накопления МФУ 2.The
Кроме того, первое ПУУ 10 выдает постоянно формируемые во всех режимах работы оптико-электронного устройства, необходимые для его функционирования сигналы управления мультиплексором 5.In addition, the
Второе ПУУ 11 помимо приема-передачи информации (например, по каналу CAN) осуществляет опрос ряда датчиков температуры, установленных внутри оптико-электронного устройства (на фиг. 1 не показаны) и, в соответствии с текущим распределением температур внутри оптико-электронного устройства, по ранее заложенным в него зависимостям, полученным, как правило, эмпирическим путем, рассчитывает требуемое для текущего момента времени положение оптических компонентов объектива 12, обеспечивающее совпадение с требуемой точностью расположения фокальной плоскости объектива 12 с плоскостью расположения матрицы чувствительных элементов МФУ 2 и осуществляет установку их в это положение с помощью устройства 13 перемещения оптических компонентов (осуществляет автофокусировку).The
Затем видеопроцессор 9 через второе ПУУ 11 и приемо-передатчик 15 высылает внешнему управляющему устройству (на фиг. 1 не показано) запрос на калибровку.Then, the
Далее, при получении от внешнего управляющего устройства через порт II приемо-передатчика 15 устройства 8 интерфейса и порт I второго ПУУ 11 многопроцессорного УВУ 6 команды на калибровку, оптико-электронное устройство переходит в режим калибровки.Further, when a calibration command is received from the external control device through port II of the
2. Режим калибровки2. Calibration Mode
Калибровка проводится каждый раз после включения оптико-электронного устройства или в процессе работы в случае значительного изменения интенсивности принимаемого МФУ 2 излучения.Calibration is carried out each time after turning on the optoelectronic device or during operation in the event of a significant change in the intensity of the received
При проведении калибровки штатная работа оптико-электронного устройства прерывается, поэтому время калибровки должно быть минимальным (порядка 0,1…0,2 с). В связи с этим процесс калибровки осуществляется, как правило, видеопроцессором 9, первым ПУУ 10 и вторым ПУУ 11 многопроцессорного УВУ 6, т.е. в процессе используется максимум вычислительных ресурсов.During the calibration, the standard operation of the optoelectronic device is interrupted, so the calibration time should be minimal (about 0.1 ... 0.2 s). In this regard, the calibration process is carried out, as a rule, by the
При этом для освобождения вычислительных ресурсов в этот период:At the same time, to free up computing resources during this period:
- видеопроцессор 9 не формирует видеоизображение (не выдает видеосигнал на устройство 8 интерфейса);- the
- первое ПУУ 10 не анализирует видеосигнал с целью оптимизации характеристик многоканального УАО 3 и МФУ 2 (сохраняются их ранее установленные характеристики), а лишь формирует сигналы, необходимые для функционирования фотоприемных устройств МФУ 2 и мультиплексора 5;- the
- второе ПУУ 11 не выдает и не принимает сигналы с приемо-передатчика 15, не анализирует сигналы с термодатчиков, не управляет устройством 13 перемещения оптических компонентов (за исключением расфокусирующей линзы - на фиг. 1 не показана).- the
При проведении калибровки второе ПУУ 11 осуществляет с помощью устройства 13 перемещения оптических компонентов полную расфокусировку объектива 12, например, быстрым введением с помощью релейного механизма в оптический канал расфокусирующей линзы, что обеспечивает поступление одинаковых оптических сигналов на все чувствительные элементы фотоприемных устройств МФУ 2.When calibrating the
Первое ПУУ 10 устанавливает минимальное значение времени интегрирования, равное Int 1.The
Массивы данных, полученных при времени интегрирования Int 1, поступают в видеопроцессор 9, первое ПУУ 10 и второе ПУУ 11, при этом каждое из этих устройств работает со своей частью кадра, размеры которой зависят от свободной вычислительной мощности соответствующего устройства, затем устанавливает другое значение времени интегрирования, равное Int 2 (Int 2 > Int 1), что изменяет величину сигналов на выходе чувствительных элементов МФУ 2.Arrays of data obtained during the
Данные этого массива используются вместе с данными Int 1 для определения неоднородности на определенном участке характеристики для каждого из чувствительных элементов соответствующих фотоприемных устройств МФУ 2 (вычисление поправочных коэффициентов и поправочных смещений).The data of this array are used together with the data of
Операция повторяется при других значениях Int (при значениях Int 2 и Int 3, Int 3 и Int 4, и т.д.), т.е. осуществляется многоточечная коррекция. По завершении калибровки все вычисленные поправочные значения поступают в видеопроцессор 9 для использования при обработке массивов данных с учетом неоднородности чувствительных элементов соответствующих фотоприемных устройств МФУ 2. Далее оптико-электронное устройство переходит в режим поиска объекта наблюдения.The operation is repeated for other values of Int (with values of
3. Режим поиска объекта наблюдения3. The search mode of the object of observation
В этом режиме:In this mode:
- видеопроцессор 9 осуществляет обработку поступающих на него массивов данных в реальном масштабе времени с учетом дефектных чувствительных элементов и неоднородности чувствительных элементов, с наложением на кадр служебной информации и т.д. и выдает видеоинформацию через блок 14 вывода видеоинформации;- the
- первое ПУУ 10 обрабатывает поступающие на него через видеопроцессор 9 массивы данных и с помощью блока 7 управления постоянно оптимизирует характеристики многоканального УАО 3, управляет работой устройства МФУ 2 и мультиплексора 5, при значительном изменении входных данных, например, значительном изменении интенсивности принимаемого МФУ 2 излучения выдает через видеопроцессор 9 запрос на калибровку или проводит ее автоматически;- the
- второе ПУУ 11 обеспечивает прием, обработку и передачу служебной информации через приемо-передатчик 15, обрабатывает данные с температурных датчиков оптико-электронного устройства и управляет устройством 13 перемещения оптических компонентов для осуществления температурной автофокусировки.- the
Кроме того, первое ПУУ 10 и второе ПУУ 11 осуществляют постоянный анализ поступающих массивов данных на наличие объектов наблюдения с определенными признаками (размеры, контраст), при этом каждое из устройств анализирует свою группу признаков.In addition, the
При появлении таких объектов наблюдения второе ПУУ 11 выдает через приемо-передатчик 15 соответствующую информацию во внешнее устройство управления и переходит (автоматически или по команде с внешнего устройства управления) в режим дешифрирования изображения объекта наблюдения, при этом при наличии в канале широкого и узкого полей зрения устанавливается путем перемещения оптических компонентов объектива 12 оптической системы 1 узкое поле зрения.When such objects of observation appear, the
4. Режим дешифрирования изображения объекта наблюдения4. The mode of decoding the image of the object of observation
Дешифрирование изображения объекта наблюдения осуществляется по его дешифровочным признакам, например:Decryption of the image of the object of observation is carried out according to its decryption features, for example:
- по характеру распределения радиационной температуры по площади объекта наблюдения, т.е. по показателям текстуры ("грубость", вытянутость, контраст, регулярность, "шероховатость" и т.д.);- by the nature of the distribution of radiation temperature over the area of the object of observation, i.e. by indicators of texture (“roughness”, elongation, contrast, regularity, “roughness”, etc.);
- по форме объекта наблюдения (компактность, прямолинейность, резкость, коллинеарность, симметричность и т.д.).- the shape of the object of observation (compactness, straightforwardness, sharpness, collinearity, symmetry, etc.).
Расчет этих показателей проводится по определенным алгоритмам.The calculation of these indicators is carried out according to certain algorithms.
При выполнении оптико-электронным устройством данной задачи время дешифрирования является критичной величиной и, как правило, не должно превышать 0,2…0,5 с (в зависимости от назначения оптико-электронного устройства).When the optoelectronic device performs this task, the decryption time is a critical value and, as a rule, should not exceed 0.2 ... 0.5 s (depending on the purpose of the optoelectronic device).
Расчет показателей выполняют видеопроцессор 9, первое ПУУ 10 и второе ПУУ 11 (каждое рассчитывает свои определенные признаки). На время расчетов их вычислительные ресурсы направляются, в основном, на решение этих задач, поэтому во время этих расчетов:The calculation of indicators is performed by the
- первое ПУУ 10 не корректирует работу МФУ 2 и многоканального УАО 3 (сохраняются ранее установленные режимы);- the
- второе ПУУ 11 не управляет перемещением оптических компонентов и не работает с приемо-передатчиком 15;- the
- видеопроцессор 9 работает в режиме с меньшей частотой выдачи кадров.- the
Рассчитанные первым ПУУ 10 и вторым ПУУ 11 значения передаются в видеопроцессор 9, где происходит сравнение совокупности всех вычисленных ими показателей объекта наблюдения (метрики объекта) с хранящимися в памяти видеопроцессора 9 метриками известных (представляющих интерес) объектов наблюдения.The values calculated by the
При совпадении с определенной точностью с какой-либо из метрик видеопроцессор 9 фиксирует наличие объекта наблюдения, соответствующего этой метрике, в известной области поля зрения оптико-электронного устройства, выдает информацию о нем через второе ПУУ 11 и приемо-передатчик 15 внешнему устройству управления и при поступлении с него соответствующей команды переходит в режим сопровождения объекта наблюдения.When coinciding with a certain accuracy with any of the metrics, the
5. Режим сопровождения объекта наблюдения5. The mode of tracking the object of observation
В этом режиме:In this mode:
- видеопроцессор 9 производит с повышенной частотой прием и обработку массивов данных соответствующих кадру (или, как правило, части кадра, для чего, для ускорения работы МФУ 2 переходит в "оконный" режим, когда выводятся данные лишь с определенного выбранного участка ("окна") фотоприемного устройства МФУ 2 и определяет положение объекта наблюдения на матрице МФУ 2;- the
- второе ПУУ 11 осуществляет с повышенной частотой прием данных через приемо-передатчик 15 от внешнего устройства управления, в том числе данных о положении (перемещении в процессе сопровождения) оптической оси оптико-электронного устройства, выдает через приемо-передатчик 15 устройства 8 интерфейса во внешнее устройство управления поступающие с видеопроцессора 9 текущие данные о положении объекта наблюдения на матрицах МФУ 2, рассчитывает предполагаемую траекторию перемещения объекта наблюдения;- the
- первое ПУУ 10 через блок 7 управления осуществляет управление "окнами" фотоприемного устройства МФУ 2 с учетом текущего положения объекта наблюдения и данных о предполагаемой траектории его перемещения, поступающих через видеопроцессор 9 со второго ПУУ 11 на первое ПУУ 10. Кроме того, в зависимости от параметров (размеров) "окна" первое ПУУ 10 корректирует управление мультиплексором 5.- the
Для освобождения вычислительных ресурсов в режиме сопровождения объекта наблюдения:To free computing resources in the tracking mode of the monitoring object:
- первое ПУУ 10 не анализирует видеосигналы для оптимизации характеристик многоканального УАО 3 и МФУ 2, сохраняя их ранее установленные характеристики;- the
- второе ПУУ 11 не анализирует сигналы с датчиков температуры, не выдает сигналы управления на устройство 13 перемещения оптических компонентов.- the
В рассмотренных выше основных режимах все операции должны выполняться максимально быстро (с полным использованием вычислительных ресурсов).In the main modes discussed above, all operations should be performed as quickly as possible (with full use of computing resources).
Приведенное распределение вычислительных ресурсов в каждом из основных режимов (порежимное распределение) является ориентировочным и в реальном случае не всегда оптимально, т.к. время на выполнение операций может отличаться от ожидаемого.The above distribution of computing resources in each of the main modes (mode distribution) is indicative and in the real case is not always optimal, because time to complete operations may differ from expected.
Например, время обработки массива данных, соответствующих кадру, будет разным у МФУ с большим (несколько тысяч) и малым (единицы) числом дефектных чувствительных элементов, время дешифрирования изображения будет зависеть от условий наблюдения, качества изображения, типа наблюдаемого объекта и т.д.For example, the processing time of the data array corresponding to the frame will be different for MFPs with a large (several thousand) and a small (unit) number of defective sensitive elements, the decryption time of the image will depend on the observation conditions, image quality, type of observed object, etc.
В связи с этим в многопроцессорном УВУ 6 использован режим динамического перераспределения вычислительных ресурсов его составных частей, осуществляемого автоматически по определенным алгоритмам.In this regard, the
Например, возможно перераспределение вычислительных ресурсов между видеопроцессором 9, первым ПУУ 10 и вторым ПУУ 11 при обработке массивов данных в режиме калибровки, перераспределение анализируемых признаков между первым ПУУ 10 и вторым ПУУ 11 в режиме поиска объекта наблюдения, перераспределение рассчитываемых показателей между видеопроцессором 9, первым ПУУ 10 и вторым ПУУ 11 в режиме дешифрования изображения и т.д. Такое перераспределение вычислительных ресурсов позволяет обеспечить максимальную загрузку, а значит и быстродействие, в любой момент времени всех составных частей многопроцессорного УВУ 6.For example, it is possible to redistribute computing resources between the
Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволит повысить быстродействие при расширении функциональных возможностей оптико-электронного устройства без значительного увеличения энергопотребления. Указанный технический результат достигается благодаря тому, что устройство видеообработки и управления выполнено в виде многопроцессорного УВУ 6 на экономичных процессорах невысокой мощности с возможностью порежимного и динамического перераспределения вычислительных ресурсов, что обеспечивает максимальную загрузку всех процессоров и высокую суммарную производительность при разных режимах работы оптико-электронного устройства без значительного увеличения энергопотребления, что является важным при использовании оптико-электронного устройства в составе, например, переносных компактных приборов или беспилотных летательных аппаратов.Thus, the use of the present invention will improve performance while expanding the functionality of the optoelectronic device without a significant increase in power consumption. The specified technical result is achieved due to the fact that the video processing and control device is made in the form of a
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017126855A RU2663537C1 (en) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | Optoelectronic device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017126855A RU2663537C1 (en) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | Optoelectronic device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2663537C1 true RU2663537C1 (en) | 2018-08-07 |
Family
ID=63142666
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017126855A RU2663537C1 (en) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | Optoelectronic device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2663537C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2387092C1 (en) * | 2008-07-28 | 2010-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ФГУП "НПО "ГИПО") | Thermal imaging channel |
US20100157090A1 (en) * | 2007-06-29 | 2010-06-24 | Seiji Kobayashi | Imaging apparatus, imaging method, recording medium, and program |
RU2425463C1 (en) * | 2010-04-05 | 2011-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО "ГИПО") | Heat imaging channel |
US20130021481A1 (en) * | 1997-07-15 | 2013-01-24 | Kia Silverbrook | Quad-core camera processor |
US20160239936A1 (en) * | 2015-02-13 | 2016-08-18 | Samsung Electronics Co. Ltd. | Image signal processing device performing image signal processing through plural channels |
-
2017
- 2017-07-25 RU RU2017126855A patent/RU2663537C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130021481A1 (en) * | 1997-07-15 | 2013-01-24 | Kia Silverbrook | Quad-core camera processor |
US20100157090A1 (en) * | 2007-06-29 | 2010-06-24 | Seiji Kobayashi | Imaging apparatus, imaging method, recording medium, and program |
RU2387092C1 (en) * | 2008-07-28 | 2010-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ФГУП "НПО "ГИПО") | Thermal imaging channel |
RU2425463C1 (en) * | 2010-04-05 | 2011-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО "ГИПО") | Heat imaging channel |
US20160239936A1 (en) * | 2015-02-13 | 2016-08-18 | Samsung Electronics Co. Ltd. | Image signal processing device performing image signal processing through plural channels |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11927529B2 (en) | Gas detection system and method | |
JP6220125B2 (en) | Imaging apparatus and control method thereof | |
US10267915B2 (en) | Optical system for object detection and location | |
US7405762B2 (en) | Camera having AF function | |
TWI514000B (en) | Mems based surveillance system and a method for using same | |
US9041930B1 (en) | Digital pathology system | |
WO2013012474A2 (en) | Rolling-shutter imaging system with synchronized scanning illumination and methods for higher-resolution imaging | |
WO2017183480A1 (en) | Imaging device and electronic device | |
JP6275334B2 (en) | Infrared imaging apparatus and fixed pattern noise data updating method | |
US8426820B2 (en) | Image sensor system | |
US7491935B2 (en) | Thermally-directed optical processing | |
KR20140134498A (en) | Imaging system and autofocus methed thereof | |
US10768283B2 (en) | Enhanced distance data acquisition | |
RU2663537C1 (en) | Optoelectronic device | |
RU177338U1 (en) | OPTICAL ELECTRONIC DEVICE | |
JPWO2016185709A1 (en) | Infrared imaging apparatus and fixed pattern noise data updating method | |
Harrington et al. | InnoPOL: an EMCCD imaging polarimeter and 85-element curvature AO system on the 3.6-m AEOS telescope for cost effective polarimetric speckle suppression | |
WO2016002490A1 (en) | Wavefront measurement device, and wavefront measurement method | |
KR20220023979A (en) | Position detection system, image processing device, position detection method and position detection program | |
JP2021001950A (en) | Imaging device and control method therefor, program, and storage medium | |
KR101333161B1 (en) | Apparatus of processing image based on confocal and method thereof | |
Beaulieu et al. | Electron multiplying CCDs for sensitive wavefront sensing at 3k frames per second | |
WO2019181125A1 (en) | Image processing apparatus and image processing method | |
JP2007024685A (en) | Infrared imaging device | |
US9743011B2 (en) | Photographing apparatus and method |