CC BY
54
Выбор зон регистрации лучистого потока в системах многоракурсного телевидения
Показываются возможные разновидности систем многоракурсного телевидения и рассматриваются варианты регистрации лучистого потока для формирования многоракурсных изображений объектов окружающего пространства
Сагдуллаев В.Ю.,
аспирант кафедры телевидения МТУСИ
Реализация систем многоракурсного телевидения для решения задач видеонаблюдения объектов окружающего пространства показана в работах [1,2,6]. Основой многоракурсной телевизионной (ТВ) системы является многоракурсная ТВ камера, которая имеет в своем составе Ы-синхронных ТВ датчиков, формирующих сигналы изображения соответствующего ракурса наблюдения. Рассмотрим особенности построения таких систем с точки зрения возможного числа наблюдаемых ракурсов, количества используемых ТВ датчиков и выбираемых зон регистрации лучистого потока.
Основным параметром многоракурсной ТВ камеры является угловая плотность повторения ракурсов. Для систем многоракурсного телевидения требуется расширение полосы частот канала связи пропорционально увеличению числа ракурсов Ы=3600/ф. То, есть формируемое число видеосигналов равно числу ракурсов т=Ы. Поэтому необходимая полоса частот канала связи будет равна величине
где Д {— необходимая полоса частот для передачи видеосигнала одного ракурса.
Системы многоракурсного телевидения могут формировать двумерные или объемные изображения, которые могут быть представлены для всех или отдельных ракурсов в виде черно-белых, цветных или спектрозональных изображений (рис.1). Такие системы могут осуществлять регистрацию лучистого (светового) потока в ультрафиолетовой (УФ), видимой (ВИ) и инфракрасной (ИК) области спектра [3,4].
В зависимости от используемого спектрального интервала для регистрации лучистого потока, все системы многоракурсного телевидения (рис.1) можно разделить на отдельные виды, которые формируют ТВ изображения по каждому ракурсу в одинаковых или разных спектральных участках, согласованные или не согласованные со зрительной системой человека. Далее, они могут различаться как системы, регистрирующие отраженный или излученный лучистый поток, формирующие черно-белые, цветные, спектрозональные и в том числе тепловые изображения и та
По виду формируемых ТВ изображений, в соответствии с рис. 1, системы многоракурсного телевидения могут быть: черно-белыми, цветными или спектрозональными. Исходя, из вида систем многоракурсного телевидения, может быть осуществлен выбор зон регистрации отраженного или излученного лучистого потока от объектов.
Для тех или иных систем многоракурсного телевидения отдельные спектральные участки с определёнными длинами волн для регистрации лучистого потока F (А,) могут представлять собой:
• ближнюю УФ область спектра (0,25 мкм < А < 0,38 мкм);
• видимую область спектра (0,38 мкм < А < 0,76 мкм);
• ближнюю ИК область спектра (0,76 мкм < А < 2,50 мкм).
С учетом этого, в табл.1 [7] показаны возможные спектральные интервалы оптического спектра (или отдельные зоны внутри этих участков), которые могут бьгть применимы при построении перечисленных систем многоракурсного телевидения.
Для случаев, когда выбранные участки оптического спектра не согласованы со спектральной характеристикой зрительной системы человека (п.3,4), формирование многоракурсных ТВ изображений всех или отдельных ракурсов может осуществляться путем регистрации лучистого (светового) потока:
• в отдельной широкой области спектра, включающей или УФ или ВИ или ИК участок;
• в одной или нескольких зонах внутри отдельной области (УФ, ВИ, ИК) или внутри прилегающих областей спектра, например, вида (УФ+ВИ), (ВИ + ИК) и т*
Сам процесс выбора зон регистрации лучистого потока для систем многоракурсного телевидения должен включать основные операции [3,4]:
• определение конечного класса объектов, масштаба съёмки и пространственного разрешения системы;
• поиск информативных участков оптического спектра (в УФ, ВИ, ИК области);
• выбор информативных зон регистрации по спектральному контрасту для представленного сочетания наблюдаемых объектов и их классов;
• общий анализ полученного числа зон регистрации и их приемлемости для реализации системы.
Далее осуществляется процесс конкретизации рабочих зон регистрации лучистого потока, который включает:
• выбор ширины и местоположения каждой зоны регистрации;
• выбор спектральных характеристик (СХ) оптики, оптических
Таблица 1
Рис.1. Разновидности систем многоракурсного телевидения
п/п ТВ изображения всех или отдельных ракурсов Участки оптического спектра (мкм)
УФ < 0,38 ВИ 0,38-0,76 ИК < 2,5 ИК > 2,5
Согласованы со спектральной характеристикой зрительной системы
1. Черно-белые - + - -
2. Цветные - + - -
Не согласованы со спектральной характеристикой зрительной системы
3. Черно-белые + + + +
4. Спектрозональные + + + +
фильтров (ОФ) и преобразователей лучистый поток (свет)-сигнал;
• оценку приемлемости согласования входного звена системы с объектами видеонаблюдения;
Основными ключевыми вопросами выбора зон регистрации лучистого потока являются: ширина зоны регистрации, местоположение зоны регистрации в спектральном интервале и форма спектральной характеристики ОФ [4]. Как при дифференциальном, так и интегральном методе регистрации лучистого потока важное место занимает выбор формы СХ ОФ.
В простой задаче различения сигналов с различными оптическими спектрами оптимальный фильтр должен иметь прямоугольную форму. Вместе с тем в более сложных задачах в зависимости от конкретного класса наблюдаемых объектов, их спектрально-энергетических характеристик и точностей их задания, общего числа и вероятности их появл Д/1я в наблюдаемом пространстве для каждой зоны регистрации А будет своя оптимальная форма СХ ОФ [3].
При формировании двумерных многоракурсных ТВ изображений кругового обзора число ТВ датчиков составит величину N=360°/ ф, где ф — угол обзора отдельного ТВ датчика. Формирование объемных многоракурсных ТВ изображений кругового обзора потребует увеличения числа ТВ датчиков в два раза и составит величину 2Ы.=Ы1+Ы2, где N1, N2 — число ТВ датчиков для левой и правой стереопары передающей камеры системы объемного многоракурсного телевидения.
Пусть в передающей камере объемного многоракурсного телевидения ТВ датчики левой стереопары будут осуществлять регистрацию отраженного светового потока в видимой области спектра, а датчики правой стереопары будут регистрировать излученный лучистый поток в ИК области спектра с длиной волны, например, А > 2,5 мкм. Такая комбинация регистрации отраженного светового потока в ВИ области спектра и излученного лучистого потока самими объектами в средней области И К спектра позволит попеременно использовать изображения левой стереопары для видеонаблюдения объектов в дневное время, а тепловые изображения правой стереопары для их видеонаблюдения в ночное время.
Наряду с выбором информативных зон регистрации лучистого потока, в различных спектральных участках оптического спектра, в системах многоракурсного телевидения важное место занимают вопросы передачи большого числа многоракурсных видеосигналов.
Отдельные вопросы, связанные с уменьшением скорости передачи ТВ сигналов в цифровой форме рассмотрены в работах [4,5]. В зависимости от способа передачи видеосигналов по каналу связи (последовательного или одновременного) для систем многоракурсного телевидения при увеличении числа ракурсов требуются более широкополосные каналы связи.
Поэтому передача N видеосигналов многоракурсного телевидения кругового обзора требует наличия и использования известных и новых алгоритмов сжатия видеоинформации (например, типа MPEG-4 и др.) с большой степенью сжатия, при сохранении заданного качества изображений отдельного ракурса в черно-белом или цветном вариантах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вилкова Н.Н., Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С. Системы многоракурсного телевидения/ Системы и средства связи, телевидение и радиовещание. — 2009 г. — Вып.1,2. — С.48-51.
2. Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С., Сагдуллаев Т.Ю. Видео-информационные технологии объемного и многоракурсного телевидения // Вопросы радиоэлектроники. — Сер. Техника телевидения. — 2011.— Вып.1. — С.32-44.
3. Сагдуллаев Т.Ю., Сагдуллаев Ю.С. К вопросу выбора зон регистрации в спектрозональном телевидении // Вопросы радиоэлектроники. — Сер. Техника телевидения. — 2011. — Вып.2. — С.3-25.
4. Зубарев Ю.Б., Сагдуллаев Ю.С., Сагдуллаев Т.Ю. Видео-информационные технологии систем связи. — М.: Изд-во "Спут-ник+", 2011. — 296 с.
5. Сагдуллаев В.Ю. Формирование и передача сигналов цифрового телевидения / T-COMM-Телекоммуникации и транспорт, М., 2010. — №9. — С.66-68
6. Сагдуллаев В.Ю. Особенности построения систем многоракурсного телевидения. Сборник материалов X Международной научно-технической конференции "Распознавание-2012". — Курск, 2012. — С.119-121.
7. Сагдуллаев В.Ю., Сагдуллаев Т.Ю. К вопросу выбора зон регистрации лучистого потока в многоракурсном телевидении. Сборник материалов X Международной научно-технической конференции "Распознавание-2012". — Курск, 2012. — С. 121-123.
