DE3001588A1 - DIGITAL VIDEO CORRELATOR - Google Patents
DIGITAL VIDEO CORRELATORInfo
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Description
Digital-VideokorrelatorDigital video correlator
Es gibt Arten von optischen Bildkorrelatoren, durch die eine lebendige oder wirkliche Szene mit einem Bezugsbild in solcher Weise korreliert werden kann,, daß ein Ausgangssignal erzeugt wird, das den Korrelationsgrad zwischen diesen beiden angezeigt wird. Diese optischen Bildkorrelatoren wurden im allgemeinen in Führungsanlageη für Flugzeuge, Geschoße oder dergl. verwendet. Hinsichtlich des Standes der Technik wird auf die US-Patentschriften 3.723.717; 3751,705; 3.748.042; 3.496.290; 3-514.535; 3-564.126 und 3.609.762 verwiesen, die alle einen optischen Bildkorrelator zeigen, bei dem eine Photokathode das Licht umwandelt, das darauf einen entsprechenden Elektronenstrahl auftrifft, der durch einen Vakuumröhre hindurch zum Speichern auf ein Speichergitter gelangt. Der Elektronenstrahl wird auf das Speichergitter durch eine elektromagnetische Spule oder dergl. fokussiert, ^icht neben dem Speichergitter befindet sich ein Sammelschirm, um eine Sekundärmission von diesem aufzunehmen.There are types of optical image correlators by which a living or real scene can be correlated with a reference image in such a way that an output signal that shows the degree of correlation between the two. These optical image correlators were generally in guide system for Airplanes, projectiles or the like. Used. For the state of the art, see US patents 3,723,717; 3751,705; 3,748,042; 3,496,290; 3-514,535; 3-564,126 and 3,609,762, all of which are optical Show image correlator, in which a photocathode converts the light, which on it a corresponding electron beam which passes through a vacuum tube for storage on a storage grid. The electron beam is focused on the storage grid by an electromagnetic coil or the like, ^ icht next to the storage grid there is a collection screen to a secondary mission to take from this.
Bei dem so gespeicherten Bezugsbild kann ein lebendiges Bild in einen Elektronenstrahl umgewandelt und zum Speichergitter gerichtet werden. Dieser Elektronenstrahl wird mittels elektromagnetischer Abbiegung so nutiert, daß das lebendige Bild über dem Bezugsbild nutiert wird, das auf dem Speichergitter gehalten wird. Die Elektronen, die durch das Gitter hindurchgehen werden an einer Anode abgetastet, die einen direkt auf den Korrelationsgrad zwischen den lebendigen Eingangsbild und dem Bezugsbild am Speichergitter bezogen ist. Ein weiteres in einzelne gehende Verständnis des Standes der Technik kann aus den angeführten Druckschriften entnommen werden.With the reference image stored in this way, a living Image converted into an electron beam and directed to the storage grid. This electron beam will nutated by means of electromagnetic bending in such a way that the living image is nutated over the reference image that is on is held in the storage grid. The electrons that pass through the grid are scanned at an anode, some directly on the degree of correlation between the living input image and the reference image on the storage grid is related. A further detailed understanding of the prior art can be obtained from the above Pamphlets are taken.
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Badbath
Während die Annäherung des Standes der Technik im allgemeinen ausreichend ist, bestehen doch gewisse Probleme. So treten alle Probleme, die sich in Verbindung mit Vakuumröhren ergeben, bei der Benutzung solcher Korrelatoren auf. Die Ungenauigkeiten bei der Benutzung von magnetischen Ablenkspulen für die Nutierung Fokussierung waren nur schwierig und teuer zu umgehen oder zu überwinden. Eine Anfälligkeit dieser Anlagen gegen Beschädigungen durdbt Rütteln oder Erschütterungen ihrer betrieblichen Umgebung besteht immer. Die bisherigen Lehren benutzten beim Korrelieren eine vollständige analoge Technik und litten an entsprechenden Ungenauigkeiten. Im allgemeinen litt die bisherige Technik am Fehlen einer Korrelationsvorrichtung und einer Technik für das optische Bild mit einem digitalen Festkörperzustand.While the approximation of the prior art in general is sufficient, there are certain problems. This is how all the problems that arise in connection with vacuum tubes occur arise when using such correlators. The inaccuracies in the use of magnetic Deflection coils for nuting focusing were just difficult and expensive to circumvent or overcome. A susceptibility of these systems to damage caused by shaking or shaking their operational Environment always exists. The previous teachings have used a full analog technique in correlating and suffered from corresponding inaccuracies. In general, the prior art has suffered from a lack of a correlation device and a technique for the optical image a digital solid state.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen digitalen Videokorrelator anzugeben, bei dem digitalisierten Videodaten, die sowohl ein Bezugsbild als auch ein wirkliches Bild darstellen, bei einem Korrelationsverfahren benutzt werden. Dieser Videokorrelator soll digitalisierte Daten in Sealzeit verarbeiten können, und dabei die Nachteile elektromagnetischer Datenverschiebungen durch Festkörperzustandsschieberegister vermeiden, die die Daten digital verschieben. Dieser Korrelator kann zum Betrieb entweder in der Mehrpegelproduktart oder in der Mehrpegeldifferenzart verwendet werden. Er läßt ferner keine schädlichen Wirkungen oder physikalische Erschütterungen, Vibrationec Temperaturänderungen, Kontrastumkehrungen und dergl. hindurch. Der Korrelator ist von einfacher Konstruktion, zuverlässig im Betrieb, verhältnismäßig preiswert und leicht mit verfügbaren Bauelementen zu verwenden.It is therefore an object of the invention to provide a digital video correlator indicate in the case of digitized video data that is both a reference image and an actual one Display image, can be used in a correlation method. This video correlator is supposed to be digitized data can process in seal time, with the disadvantages of electromagnetic data shifts due to solid state shift registers avoid moving the data digitally. This correlator can be used to operate either can be used in the multi-level product type or in the multi-level difference type. He also leaves no harmful Effects or physical shocks, vibrations, temperature changes, contrast reversals and the like. The correlator is simple in construction, reliable in operation, relatively inexpensive and light to be used with available components.
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Diese und weitere Gegenstände der -Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines digitalen Videokorrelators für den Vergleich eines wirklichen Bildes mit einem Bezugsbild mit folgenden Bestandteilen: eine Digitaliesiereinrichtung zum Unterteilen des Lebensbildes und des Bezugsbildes in Bilder und digitalisieren dieser in feste Sp annun'gs werte, Verschiebe einrichtungen, die mit den Digitalisiereinrichtungen zur aufeinanderfolgenden Aufnahme der digitalisierten Bilder der wirklichen Bilder; undThese and other objects of the invention result from the description of a digital video correlator for the comparison of a real image with a reference image with the following components: a digitizer for dividing the life image and the reference image into images and digitizing this in fixed voltage values, shifting devices, those with the digitizing devices for successive recording of the digitized images of the real ones Pictures; and
ein Korrelator, der zwischen die Digitalisiereinrichtung und die Verschiebeeinrichtung aufeinanderfolgend zur Aufnahme und zum Halten der Bildteile des Bezugsbildes und Aufnahme der digitalisierten Bilder des wirklichen Bildes aus der Verschiebeeinrichtung, wobei der Korrelator die entsprechenden Bildteile des wirklichen und des Bezugsbildes miteinander vergleicht und ein Ausgangssignal liefert, das die Korrelation zwischen ihnen anzeigt.a correlator connected between the digitizing device and the displacement device successively for recording and for holding the image portions of the reference image and capturing the digitized images of the real image from the shifting device, the correlator comparing the corresponding image parts of the real and the reference image with one another and delivering an output signal, that shows the correlation between them.
Zum Verständnis der Techniken und des Aufbaues nach der Erfindung dienen die Zeichnungen. In diesen ist:The drawings serve to understand the techniques and the structure according to the invention. In these is:
Figur 1 ein Funktionsdiagramm der digitalen Videokorrelatoranlage nach der Erfindung;Figure 1 is a functional diagram of the digital video correlator system according to the invention;
Figur 2 ein Schaltschema eines binären Videoprozessors, der in die Anlage nach Fig. 1 eingebaut werden kann und analoge Videoeingangssignale digitalisiert;Figure 2 is a circuit diagram of a binary video processor that can be built into the system of Figure 1 and digitized analog video input signals;
Figur 3 ein Schema der Beziehung des dynamischen Speichers und des digitalen Korrelators nach der Erfindung;Figure 3 is a schematic of the dynamic memory relationship and the digital correlator according to the invention;
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Figuren 4A und 4-B zeigen schematisch die Korrelatorlogik für ein Bit von Videodaten bzw. eine Tabelle der Arbeitsweise;Figures 4A and 4-B show schematically the correlator logic for one bit of video data or a table of operation;
Figur 5 ist ein Funktionsdiagramm der Beziehung eines Bezugsbildschiebregisters, des Realbildschieberegisters, eines Abdeckschieberegisters und des Ein-Bit--Korrelators nach Figur 4-A;Figure 5 is a functional diagram of the relationship of a Reference image shift register, the real image shift register, a cover shift register and the one-bit correlator of Figure 4-A;
Figur 6 das Blockdiagramm eines !Correlators nach den Lehren der Erfindung der in der Art von Mehrwertdifferenzkorrelation arbeitet; undFIG. 6 shows the block diagram of a correlator according to the Teaching the invention of the in the manner of surplus value difference correlation is working; and
Figur 7 das Blockdiagramm eines Korrelators nach den Lehren der Erfindung, der in Art der Mehrwertproduktkorrelation arbeitet.FIG. 7 shows the block diagram of a correlator according to FIGS Teachings of the invention operating in the value-added product correlation mode.
Der digitale Videokorrelator 10 besitzt, wie es Figur 1 zeigt, eine Videoquelle 12 geeigneter Art, z.B. einen TV-Rasterabtaster, Radar oder dergl., die analoge Videodaten an einen biwertigen Videoprozessor 14- gibt. Während der Prozessor 1A- im einzelnen noch beschrieben werden wird, wird hir mitgeteilt, daß er die Daten so digitalisiert, daß analoge über, unter oder in bestimmte Werte fallenden Höhen durch feste Ausgangszustände entsprechend bestimmt sind. Die Digitalisierung des analogen Signals kann durch Benutzung einer bekannten Vorrichtung in einer Weise erfolgen, die in Verbindung mit Figur 2 erläutert wird. Im allgemeLnen wird ein laufender Hurchschnitt des ankommenden wirklichen Bildes gehalten und konstant auf den neuesten Stand gebracht, Es werden diskrete Bildteile digitalisiert und von einem oder mehreren festen Werten digitaler Daten entsprechendThe digital video correlator 10, as shown in Figure 1, has a video source 12 of a suitable type, for example a TV raster scanner, Radar or the like., The analog video data to a bi-valued video processor 14- is. During the Processor 1A- will be described in detail later, we are told that he will digitize the data in such a way that analog heights falling above, below or into certain values are determined accordingly by fixed output states. The digitization of the analog signal can be done using a known device in a manner which is explained in connection with FIG. In general becomes a running average of the incoming real one Image kept and constantly brought up to date. Discrete image parts are digitized and from a or several fixed values of digital data accordingly
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der jeweiligen Bildteilbeziehung zum laufenden Mitteloder Durchschnittswert des ankommenden wirklichen Bildes dargestellt. Der Ausgang des Videoprozessors 14 wird zu einem dynamischen Speicher 16 geführt, der mehrere Schieberegister aufweist, die mehrere Datenbit parallel zum parallelen bi-wertigen Korrelator 20 verschieben können. Der Korrelator 20 speist ferner eine bi-wertige Bezugsquelle 18, die wieder digitalisierte Daten .eines Bezugsbildes auf einer bildteilmäßigen Basis hält. Zwischen dem Korrelator 20 und der Bezugsquelle 18 und dem Prozessor 14 befindet sich ein Schalter 21, der kontrolliert, ob die Beziehung für die Korrelation von einem wirklichen Bild von der Quelle 12 geliefert und vom Prozessor 14 oder von der bi-wertigen Bezugsquelle 18 digitalisiert werden soll. Die Bezugsquelle 18 besteht aus mehreren Schieberegistern oder kann auch aus einem Magnetband bestehen, das aufeinanderfolgend digitale Daten von Bildteilen des Bezugsbildes trägt. Auch können Bilddaten vom Korrelator 20 über die Leitung 23 zum Speichern an die Bezugsquelle 18 gegeben werden.the respective partial image relationship to the running mean or average value of the incoming real image shown. The output of the video processor 14 is fed to a dynamic memory 16 which has a plurality of shift registers which can shift several data bits in parallel to the parallel bi-valued correlator 20. The correlator 20 also feeds a bi-valued reference source 18 which again holds digitized data of a reference image on a partial image basis. Between the Correlator 20 and the reference source 18 and the processor 14 is a switch 21, which controls whether the relationship for the correlation of a real image supplied by the source 12 and by the processor 14 or by the bi-valued reference source 18 is to be digitized. The reference source 18 consists of several shift registers or can also consist of a magnetic tape, the successive digital data of image parts of the reference image wearing. Image data from the correlator 20 can also be sent via the line 23 to the reference source 18 for storage will.
Wie noch erläutert werden wird, vergleicht der Korrelator 20 das wirkliche Bild des dynamischen Speichers 16 mit dem Bezugsbild, das entweder von der Bezugsquelle 18 oder vom Videoprozessor 14 stammt. In jedem Fall werden die digitalen Korrelationen auf einer bildteilmäßigen Basis vom Korrelator 20 hergestellt, wobei jede Bildkorrelation einen Ausgang mit fester Amplitude erzeugt. Der Korrelationsausgang für jedes Bezugsbildteil wird beim Vergleich mit jedem Bildteil des wirklichen Bildes über einen Stromsummierungsschalter 52 summiert und an die Spurprüf-Haltestellenlogik 22 gegeben, die, wie dem Fachmann verständlich, eine Norm-As will be explained, the correlator 20 compares the real image of the dynamic memory 16 with that Reference image obtained either from reference source 18 or from video processor 14. In any case, the digital ones Correlations are established on a per-image basis by the correlator 20, each image correlation being one Fixed amplitude output generated. The correlation output for each reference image portion is compared with each Image portion of the real image is summed via a current summing switch 52 and sent to the lane check stop logic 22 given, which, as the skilled person understands, a standard
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BADBATH
Prüf—und Halteschaltung 27 aufweisen kann, die die Ausgänge maximaler Amplitude des !Correlators 20 abtastet und aufzeichnet. Die Schaltung 22 enthält ferner einen Zähler, der von einer Taktgeberschaltung 23 gespeist wird, die auch den dynamischen Speicher 16 steuert. Der Zähler ist wiederum mit einem Register 29 verbunden, das von der Prüf-und Halteschaltung 27eingeschaltet wird. Wenn die Schaltung 27 vom Korrelator 20 und dem Stromsummierschalter 52 einen neuen hohen Wert feststellt, kann das Eegister 29 die Zählung des Zählers 25 aufnehmen und hält somit die Stellenadresse des höchsten Korrelationsgrades, der vom Korrelator 20 erzielt wird. Die Prüf-und Halteschaltung kann somit auch eine Vergleichseinrichtung 31 speisen, die feststellt, ob der höchste vom Korrelator gelieferte Korrelationsgrad tatsächlich ein Abgleichen zwischen -dem Bezügs-und dem wirklichen Bild anzeigt.Test and hold circuit 27 can have the outputs maximum amplitude of the! Correlator 20 is sampled and recorded. The circuit 22 also includes a counter, which is fed by a clock circuit 23, which also controls the dynamic memory 16. The counter is in turn connected to a register 29 which is owned by the Test and hold circuit 27 is switched on. When the circuit 27 from the correlator 20 and the current summing switch 52 detects a new high value, the register 29 can record the count of the counter 25 and thus holds the location address of the highest degree of correlation achieved by the correlator 20. The test and Holding circuit can thus also feed a comparison device 31, which determines whether the highest from the correlator The degree of correlation provided is actually a comparison between the reference and the real picture.
!Figur 2 zeigt (ien Videoprozessor 14·, der einen Hull-Mittel-Filter 24 enthält, der von der Videoquelle 12 den mehrwertigen Videoeingangssignal Ai aufnimmt. Der Filter 24 erzeugt einen laufenden durchschnitt des Eingangs Ai über die Zeitkonstante des Filters. Dieser Durchschnittswert ist mit Xi bezeichnet, so daß der Ausgang des Hochpaßfilters 24 das Null-Mitte1-Videοsignal Ai - Si ist. Die Schaltung 26 erzeugt die Uormabweichung des Eingangsvideosignals durch Summieren des absoluten Wertes von Ai - A"i zur Zeitkonstante des Filters. Diese Normabweichung wird an Verstärkungsgradregelschaltungen 28, 30 gelegt, die entsprechende vorgewählte Verstärkungsgrade von K1 und K2 aufweisen. Die verstärkten Ausgänge der Schaltungen 28 und 30 werden entsprechend an .die Vergleichsschaltungen 32 und 34 angelegt, die als zweite Eingänge das Mull-Mittel-Videosignal Ai-Ii aus dem Hochpaßfilter 24 aufnimmt.! FIG. 2 shows a video processor 14 using a Hull mean filter 24 which receives the multivalued video input signal Ai from the video source 12. The filter 24 generates a running average of input Ai over the time constant of the filter. This average is denoted by Xi, so that the output of the high-pass filter 24 is the zero-center1 video signal Ai-Si. The circuit 26 generates the standard deviation of the input video signal Adding the absolute value of Ai - A "i to the time constant of the filter. This standard deviation is applied to gain control circuits 28, 30, which have corresponding preselected degrees of gain of K1 and K2. The reinforced Outputs of the circuits 28 and 30 are applied accordingly to the comparison circuits 32 and 34, which receives the Mull-Mittel video signal Ai-Ii from the high-pass filter 24 as second inputs.
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Der Korrelator 20 arbeitet auf Videodaten in binärer Form. Die Videodaten können sich in einem bi-wertigen oder mehrwertigen Format befinden. Im Videoprozessor 14· nach Figur 2 erzeugt die Vergleichseinrichtung 32 einen positiven Ausgang nur dann, wenn das Null-Mittel-Videosignal Ai-Ii größer als K1-mal die Normabweichung ist. Die Vergleichseinrichtung 34- erzeugt einen positiven Ausgang nur dann, wenn dieses Signal kleiner als -K2-mal die Normabweichung ist. Die Schaltung nach Figur 2 kann somit ein analoges Eingangssignal in bezug auf drei Werte zur Dreiwerte-Korrelation kennzeichnen. Diese Kennzeichnung kann über die Und-Tore·13»15 in die binäre Form übertragen werden. Wenn das Und-Tor vom Taktgeber eingeschaltet wird, bestimmt jeder Taktimpuls einen Bildteil, wobei der Ausgang des Tores 13 beispielsweise das kleinste gültige Bit des binären Wertes des Bildteils und das Tor 15 das bedeutenste Bit aufbaut.The correlator 20 operates on video data in binary Shape. The video data can be in a bi-valued or multivalued format. In the video processor 14 after In FIG. 2, the comparison device 32 generates a positive one Output only when the zero-mean video signal Ai-Ii is greater than K1 times the standard deviation. The comparison device 34- produces a positive output only when this signal is less than -K2 times the standard deviation. The circuit of Figure 2 can thus be a analog input signal with respect to three values for three-value correlation mark. This identification can be transferred into binary form via the AND gates · 13 »15. When the AND gate is switched on by the clock, each clock pulse determines a part of the image, whereby the output of gate 13, for example, the smallest valid bit of the binary value of the image part and gate 15 the most significant Bit builds up.
Zur bit-wertigen Korrelation muß die Schaltung nach Figur 2 nur etwas abgeändert werden, damit K1-0 und K2 -OO ist. In diesem Fall wird P2i stets eine logische Null (das höchste Bit) und P1i eine logische Eins sein, wenn Ai größer Ii und sonst eine logische Null sein. In diesem Fall ist ein einzelnes Bit von binären Daten P1i für jedes Bildteil notwendig.For the bit-valued correlation, the circuit according to FIG. 2 only has to be modified slightly so that K1-0 and K2 -OO . In this case, P2i will always be a logical zero (the highest bit) and P1i a logical one if Ai is greater than Ii and otherwise a logical zero. In this case, a single bit of binary data P1i is necessary for each picture part.
Bei Verwendung eines Infrarotsensors (IE) zum Erzielen des Videodatensignals für das wirkliche Bild bei der Anlage ist es erwünscht, daß der Videoprozessor 14 für Kontrastumkehrungen unempfindlich gemacht wird. Da IR-Sensoren temperaturempfindlich sind, kann eine Kontrastumkehrung bei einer Änderung der Umgebungstemperatur, Regen und dergl. ein-When using an infrared sensor (IE) to obtain the video data signal for the real picture on the system it is desirable to have the video processor 14 for contrast reversals is made insensitive. Because IR sensors are temperature sensitive can be a contrast reversal in a Change in ambient temperature, rain and the like.
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treten. Durch Zuführen der Ausgänge der Und-Tore 13 und 15 an das Exclusiy-Oder-Tor (EOE) 17 - gestrichelt dargestellt - kann die Schaltung nach Figur 2 in einer biwertigen Weise arbeiten, während es durch Konstrastumkehrungen nicht beeinflußt wird. In dieser Situation ist der Ausgang des Tores 17 eine logische Null, wenn Ai-Si zwischen K1 mal der Normabweichung und -K2-fache der Normabweichung ist, während es zu allen anderen Zeiten eine logische Eins ist.step. By supplying the outputs of the AND gates 13 and 15 to the exclusive-OR gate (EOE) 17 - shown in dashed lines - the circuit according to FIG. 2 can be in a bi-valued manner Work wisely while unaffected by contrast inversions. In this situation is the output of gate 17 is a logic zero when Ai-Si between K1 times the standard deviation and -K2 times the standard deviation while it is a logical one at all other times.
Vor der ausführlichen Beschreibung der Schaltung der Anlage 10 sollen die Korrelationsfunktionen betrachtet werden. Beim Arbeiten auf Bit von Binärdaten ergibt die Erfindung grundsätzlich die folgende bi-wertige Funktion:Before the detailed description of the circuitry of the system 10 the correlation functions are to be considered. When working on bits of binary data, the invention results basically the following bi-valued function:
Gleichung 1Equation 1
CiCi
Worin 0 eine Korrelationsfunktion, Ai das Bit-i von η Bits, Bi das Bit-1 von η dieser Bits und Ci das Bit-i einer Abdeck-oder Torfunktion ist, die zu jedem Bit A und B gehört. Die Gleichung besagt einfach, daß die Korrelationsfunktion für η-Bit der Daten aus dem PeId A beim Vergleich mit n-Bits der Daten aus dem Feld B auf einer bitmäßigen Basis, wie sie vom Wert von C gewählt ist, gleich der Summe über η des Α-Feldes und des B-Feldes ist, die logisch mit den C-FeId über ein Und-Tor geführt wird.Where 0 is a correlation function, Ai the bit-i of η bits, Bi the bit-1 of η of these bits and Ci the bit-i of a cover or Is the gate function that belongs to every bit A and B. The equation simply says that the correlation function for η-bit of the data from PeId A when comparing with n-bits of the data from field B on a bitwise basis as chosen by the value of C equal to the sum over η of the Α-field and the B-field, which is logically led with the C-field via an AND gate.
Die Korrelationsfunktion für die absolute mittlere Differenz (MAD) ist durch die Gleichung 2 gegeben:The correlation function for the absolute mean difference (MAD) is given by equation 2:
130030/0411 - 16 -130030/0411 - 16 -
0 = / Ai-Bi0 = / Ai-Bi
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
ti k. V - - - ti k. V - - -
Gleichung 2Equation 2
MADMAD
i = 1i = 1
Ai-BiAi-Bi
CiCi
y Gi y Gi
i = 1i = 1
Wenn das G-FeId oder der C-Rahmen das Bestimmen der Funktion einleitet, bei der Bit des Α-Feldes und des B-Feldes korreliert werden sollen, kann die absolute mittlere Differenz (MAD) leicht durch Teilen der Gleichung 1 durch die Summe von Gi über das Feld von η-Bits in der Gleichung 2 bestimmt werden. Die ßummierung von Ci kann somit aus der Gleichung 1 durch Setzen von entweder des Feldes A oder des Feldes B auf Einsen erhalten werden, wobei das andere Feld auf Nullen gesetzt wird. Dann wird die Korrelationsfunktion der Gleichung 1 gebildet. When the G-field or the C-frame determining the function initiates, in which the bits of the Α-field and the B-field are to be correlated, the absolute mean difference can be used (MAD) easily by dividing Equation 1 by the sum of Gi over the field of η bits in Equation 2 to be determined. The summation of Ci can thus be derived from the Equation 1 can be obtained by setting either field A or field B to ones, the other being Field is set to zeros. Then the correlation function of equation 1 is formed.
Bei Verwendung der Felder A, B und C kann eine Summierung der Produktkorrelation entstehen, die die Korrelationsfunktion der Gleichung 1 durch Setzen des Feldes B auf Null verwendet, Somit ergibt sich eine Produktkorrelation 0p nach der Gleichung 5:Using fields A, B and C can result in a summation of the product correlation, which is the correlation function of equation 1 is used by setting field B to zero, thus a product correlation 0p results of equation 5:
Gleichung 3Equation 3
AiCiAiCi
- 130030/0411- 130030/0411
Die Korrelationsfunktion 0A für die Öffnung kann aus der Korrelationsfunktion der Gleichung 1 durch Setzen des B-Rahmens auf Null und des C-Sahmens auf Eins abgeleitet werden, wie es sich aus der Gleichung 4 ergibt:The correlation function 0 A for the opening can be derived from the correlation function of equation 1 by setting the B-frame to zero and the C-frame to one, as results from equation 4:
Gleichung 4Equation 4
n
Z n
Z
Bei Kenntnis der Öffnungskorrelationsfunktion 0^ und der Produktkorrelationsfunktion 0 kann man eine öffnung für ein normalisiertes Produkt erhalten, wie Gleichung 5 zeigt:Knowing the opening correlation function 0 ^ and the Product correlation function 0 can be an opening for get a normalized product, as equation 5 shows:
Gleichung 5Equation 5
η
\ AiOi η
\ AiOi
0N . « = i 0 N. «= I
0A η 0A η
AiAi
i - 1i - 1
Die Korrelationstechnik kann zum Durchführen des vorstehe nden Algorithmus mit den mehr-wertigen Eingängen von A,B und Q, durch entsprechendes Kodieren, Verkleinern und Bit-Spleißen der Daten ausgebildet werden.The correlation technique can be used to perform the above Algorithm with the multi-valued inputs of A, B and Q, through appropriate coding, scaling down and bit splicing of the data are formed.
I1Ur diese Betrachtung wird im Fall eines Zwei-Bit die dreiwertige MAD zur Gleich 6:I 1 For this consideration, in the case of a two-bit, the three-valued MAD becomes equal to 6:
1 3 0 030 /OA 1 1 " 18 "1 3 0 030 / OA 1 1 " 18 "
Gleichung 6Equation 6
IiADIiAD
- ΣΙ- ΣΙ
i = 1i = 1
Ai2-Bi2Ai2-Bi2
GiGi
OiOi
worin Ai2 und Bi2 die Bit mit den höchsten Werten der Elemente Ai bzw. Bi sind, während Ai1 und Bi1 die Bit mit den niedrigsten Werten sind. Die Gleichung wird aus der Gleichung 2 abgeleitet, wenn die Daten nach der Tabelle 2 kodiert werden. where Ai2 and Bi2 are the highest value bits of the elements Ai and Bi are respectively, while Ai1 and Bi1 are the lowest value bits. The equation becomes from the equation 2 derived if the data are encoded according to Table 2.
Die Tabelle 1 zeigt die Korrelationsbeziehungen zwischen den Daten A und den Daten B für fünf Werte. Wenn A und B auf fünf-wertigen Daten bestehen, ist die Korrelationsfunktion 0 von der ganzen Tabelle gegeben. Wenn A und B aus vier-Table 1 shows the correlation relationships between data A and data B for five values. If A and B insist on pentavalent data, the correlation function 0 is given by the whole table. If A and B consist of four
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wertigen Daten besteht, wird der Teil der Tabelle benutzt, der die Werte von A und B von -1 bis 2 umfaßt; und A und B bestehen aus je drei binären Bit. Bei der dreiwertigen Korrelation liegt dieser Teil der Tabelle in dem Gebiet, in dem A und B zwischen 1 und -1 liegen und aus zwei Bit von binären Daten bestehen. Schließlich versetzt die Tabelle für die zweiwertige Korrelation dorthin, wo A und B entweder Null oder Eins sind und durch ein einzelnes Bit binärer Daten ausgedrückt werden.If there is any significant data, the part of the table containing the values of A and B from -1 to 2 is used; and A and B consist of three binary bits each. With the trivalent Correlation, this part of the table is in the area where A and B are between 1 and -1 and consists of two bits consist of binary data. Finally, the table for the two-valued correlation puts where A and B are either Are zero or one and are expressed by a single bit of binary data.
Eine mehrwertige Korrelation von Zwei-BitDaten kann auf dieselbe Weise wie Einzeln-Bit-Korrelation erhalten werden, wobei der Bedarf an Hardware ansteigt. Wenn die zu korrelierenden Elemente von binären Elementen von je Q-Bit dargestellt werden, ist die mögliche Zahl von Korrelationswerten Q +1, wenn A und B so kodiert sind, daß sie der Gleichung 1 für mehrere Werte genügen.A multi-valued correlation of two-bit data can be obtained in the same way as single-bit correlation, the need for hardware increases. When the elements to be correlated are represented by binary elements of each Q-bit the possible number of correlation values is Q +1 when A and B are encoded to match the equation 1 suffice for several values.
Die Summe der Produktion für eine Zwei-Bit-Eingangskorrelation auf A und C (B ist zu Null gemacht) ist durch die Gleichung 7 gegeben:The sum of the production for a two-bit input correlation on A and C (B is made zero) is by the Given equation 7:
Gleichung 7Equation 7
Xü.2Ci2 + 2(Ai2Ci2) + 2(Ai2Ci2) + 4(Ai2Ci2)iXü.2Ci2 + 2 (Ai2Ci2) + 2 (Ai2Ci2) + 4 (Ai2Ci2) i
Tabelle 2 zeigt diese Korrelation:Table 2 shows this correlation:
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130030/0411130030/0411
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03101 201 201 401 003101 201 201 401 0
13111 201 211 401 313111 201 211 401 3
23101 2 11 201 411 623 101 2 11 201 411 6
33111 211 211 411 933111 211 211 411 9
Pur den vorhergehenden Pall einer Zwei-Bit-Eingangsproduktkorrelation wird die Öffnungsfunktion 0» aus der Gleichung 4 gewonnen zu:Pur the previous Pall of a two-bit input product correlation the opening function 0 »is obtained from equation 4 to:
Gleichung 8Equation 8
η
0Α = ;> (Ai1 + 2^2) η
0Α =;> ( Ai1 + 2 ^ 2 )
Eine mehrwertige ProduktKorrelation, die über die öffnungA multi-valued product correlation that is based on the opening
13ÖÖ3Q/04 1 i - 21 -13ÖÖ3Q / 04 1 i - 21 -
für einen Zwei-Bit-Eingang normalisiert ist, kann somit durch Dividieren der Gleichung 7 durch die Gleichung 8 erzielt werden, wie es in Gleichung 5 wiedergegeben ist. Das EeId -C kann als ein Abdeck-oder Auslösefeld arbeiten und die mit der Korrelationstechnik zu behandelnden Daten ergeben. Ferner kann die Produkkorrelationstechnik leicht auf die Aufnahme vieler Werte nur durch Verdoppeln der für das Zweiwertsystem notwendige Ausrüstung ausgedehnt werden. Beispielsweise würde in der Anlage 10 der Figur bei einer mehrwertigen Produktkorrelation die notwendigenormalized for a two-bit input can thus by dividing Equation 7 by Equation 8 can be achieved as shown in Equation 5. The EeId -C can work as a cover or trigger field and result in the data to be treated with the correlation technique. Furthermore, the product correlation technique can easily extended to the inclusion of many values only by doubling the equipment necessary for the two-value system will. For example, in the case of a multi-valued product correlation, the necessary
Zahl der Korrelatoren Q sein, worin ein besonderes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt wird. Die Zahl der erreichten Werte ist 2^.Number of correlators Q, in which a particular embodiment of the invention is shown. The number of values achieved is 2 ^.
Figur 3 zeigt ein besonderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der dynamische Speicher 16 N Schieberegister von je M Bit besitzt, die untereinander verbunden sind und die Daten unter Steuerung von Impulsen des Taktgebers 1 der Taktgeberschaltung 23 hindurchschieben. Die an den Speicher 16 gelieferten Daten enthalten die digitalisierten Bildteile Pi des Videoprozessors 14 nach Figur 1. Der Korrelator 20 enthält drei Sätze von N Schieberegistern von je IT Bit zum Empfangen und Speichern der digitalen Daten der Referenzbildteile Ri, der digitalisierten Daten der wirklichen Bildteile Pi und einer Steuerabdeckung. Die drei Sätze von Schieberegistern sind als Α,Β-und C-Register bezeichnet, und genügen den erwähnten Algorithmen.FIG. 3 shows a special embodiment of the invention in which the dynamic memory 16 has N shift registers of M bits each, which are interconnected and the data is controlled by pulses from the clock 1 of the clock circuit 23 push through. The data supplied to the memory 16 contain the digitized image parts Pi of the video processor 14 after Figure 1. Correlator 20 includes three sets of N shift registers of each IT bit for receiving and storing the digital Data of the reference image parts Ri, the digitized data of the real image parts Pi and a control cover. The three sets of shift registers are called Α, Β and C registers and satisfy the algorithms mentioned.
Das Α-Schieberegister des Korrelators 20 stammt aus dem Datentor 36» das, wie bekannt, einen von vier Eingängen unter Steuerung von Adressenleitungen an den Ausgang liefern kann. Nach -^igur 3 kann das Datentor 36 an die A-Register entweder eine logische 1 aus der + V -Quelle, eineThe Α shift register of the correlator 20 comes from the Data gate 36 "which, as you know, one of four entrances can deliver to the output under control of address lines. According to Figure 3, the data gate 36 can be sent to the A register either a logical 1 from the + V source, a
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logische O aus der Grundquelle, das digitalisierte Bezugsbild Ri aus der Bezugsquelle 18 oder ein abgedecktes Bezugsbild liefern, das über das die Eingänge aus dem Abdeckgenerator 42 und der Bezugsquelle 18 aufnehmende Und-Tor 44 kommt. Die durch, das Daten-Tor 36 gegebenen Datenbit werden vom Α-Schieberegister auf bitmäßiger Basis unter Steuerung des Taktgebers 2 der Taktgeberschaltung 23 aufgenommen, wobei die Daten in Reihe durch die A-Register geschoben werden, bis das ganze Register beladen ist.logical O from the basic source, the digitized reference image Ri from the reference source 18 or a covered reference image supply, via the AND gate receiving the inputs from the cover generator 42 and the reference source 18 44 is coming. The data bits given by the data gate 36 are subtracted from the Α shift register on a bit-by-bit basis Control of the clock generator 2 of the clock generator circuit 23 is recorded, shifting the data in series through the A registers until the entire register is loaded.
Das B-Schieberegister des !Correlators 20 nimmt über die Datentore 38, die den zum AvRegister führenden Toren 36 ähnlich sind, Daten auf. Die den B-Registern verfügbaren Datenquellen sind logische Einsen aus der +V-Quelle, logische Nullen aus der Grundquelle und die digitalisierten Daten-Bit, die den Bildteilen des wirklichen Bildes entsprechen, wie es vom Videoprozessor 14 geliefert und in den Ή M χ 1 -Schieberegistern des dynamischen Speichers gehalten werden. Die Videodaten des wirklichen Bildes werden somit in die Schieberegister des Speichers 16 unter Steuerung des Taktgebers 1 verschoben und dasselbe geschieht in Serie. Wenn (jedoch diese Daten des wirklichen Bildes in den Prozessor 20 geschoben werden sollen, geschieht dies parallel zu jedem der N-Register des Speichers 16, der durch ein zugehöriges Datentor 38 und. in ein entsprechendes B-Register 20, ebenfalls unter Steuerung des Taktgebers 1 führt.The B shift register of the correlator 20 receives data via the data gates 38 which are similar to the gates 36 leading to the Av register. The data sources available to the B registers are logical ones from the + V source, logical zeros from the basic source and the digitized data bits corresponding to the image portions of the real image as supplied by video processor 14 and in the Ή M χ 1 -Shift registers of the dynamic memory are kept. The video data of the real picture are thus shifted into the shift registers of the memory 16 under the control of the clock generator 1 and the same thing happens in series. If (however, this data of the real image is to be shifted into the processor 20, this is done in parallel to each of the N registers of the memory 16, which is entered through an associated data port 38 and into a corresponding B register 20, also under the control of the clock generator) 1 leads.
Die G-Register des !Correlators 20 werden durch die Datentore 40 mit entweder einer logischen 1, die über die +V-Quelle geliefert wird, eine Abdeckung, die über den Abdeckgenerator 42 geliefert wird, oder Daten des wirklichen Bildes, die vom dynamischen Speicher 16 stammen, geliefert.Correlator 20's G registers are through the data gates 40 with either a logical 1, which is via the + V source is supplied, a cover that is supplied via the cover generator 42, or data of the real image, which come from the dynamic memory 16 is supplied.
130030/04 11130030/04 11
— 23- 23
Wenn die -C-Register nur eine Abdeckung aus dem Abdeckgenerator 42 aufnehmen sollen, kann dies unter Steuerung des Taktgebers 2 in Serie geschehen, wobei der Ausgang des C-Registers N-1 durch das Datentor 40 führt. Die C-Register können aber auch parallel beladen werden, z.B. durch ein Beladen aller logischen Einsen über den +V-Eingang oder durch Beladen der Daten des wirklichen Bildes aus dem dynamischen Speicher 16 und durch die zugehörigen Und-Tore 44 unter Steuerung des Taktgebers 1,If the -C registers just a cover from the cover generator 42 to record, this can be done under control of the clock 2 in series, with the output of C register N-1 through data gate 40 leads. The C registers can also be loaded in parallel, e.g. by loading all logical ones via the + V input or by loading the data of the real image from the dynamic memory 16 and through the associated AND gates 44 under control of the Clock 1,
Die untereinander verbundenen Jeweiligen Bit jedes der A-, B- und G-Eegisters des Korrelators 20 ergeben mehrere logische Korrelatorschaltungen 46 nach Figur 4A. Ein Exelusiv-Oder-Tor (EOR) 48 nimmt einen Eingang aus einem Bit des Α-Registers und ein entsprechendes Bit aus dem B-Register auf. Der Ausgang des EOR-Tores 48, gelangt an ein Norm-Und-Tor 50, das als Steuereingang das jeweilige Bit aus dem C-Register aufnimmt. Dann bildet die Schaltung 46 funktionmäßig die Boolesche Operation von (A 0 B) .C nach der Tabelle der Figur 4B. Aus dieser ergibt sich daß, wenn die jeweiligen Bit A und B dieselben sind, der Ausgang 0 bei einer logischen Null liegt, während die Ungleichheit zwischen diesen Bit von einer logischen Eins festgestellt wird. Wenn der C-Eingang eine 0 ist, ist 0 eine Null, ohne Rücksicht auf die Korrelation oder Ungleichheit zwischen den entsprechenden A- und B-Bit.The interconnected respective bits of each of the A, B and G E registers of the correlator 20 result in several logic correlator circuits 46 of Figure 4A. An Exelusiv-Oder-Tor (EOR) 48 exempts an entrance a bit from the Α register and a corresponding bit from the B register. The output of the EOR gate 48 arrives to a standard AND gate 50, which serves as the control input for the respective Takes bit from the C register. Circuit 46 then functionally forms the Boolean operation of (A 0 B) .C according to the table in FIG. 4B. From this it follows that when the respective bits A and B are the same are, the output 0 is at a logical zero, while the inequality between these bits of a logical One thing is noted. If the C input is a 0, 0 is a zero regardless of the correlation or Inequality between the corresponding A and B bits.
Es könnte leicht eine komplementäre Logik zum Erlangen einer gewünschten Korrelationstechnik verwendet werden, die sich mit ihren Lehren verträgt. Die Anwendung der komplementären Logik bei der Erfindung wird als innerhalb derComplementary logic could easily be used to achieve a desired correlation technique, which is compatible with their teachings. The application of complementary logic to the invention is considered to be within the
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BADBATH
Möglichkeiten des Fachmanns angesehen und diese ist nur eine Variation des Grundthemas des bevorzugten beschriebenen Ausführungsbeispiels.Opportunities considered by those skilled in the art and this is just a variation on the basic theme of the preferred described embodiment.
Die Verbindung der Einzel-tBit-Korrelationsschaltungen 46 mit den A-, B- und C-Registern wird in Figur 5 gezeigt. Ihre Ausgänge sind miteinander verbunden und ergeben zusammen einen Stromsummierungsschalter 52 oder eine andere entsprechende Summierschaltung, die das Korrelationsaggregat zwischen den Jeweiligen Bit des A-, B- und G-Registers anzeigt. Wenn eine Einzel-Bit-Korrelatorschaltung 46 zu jedem der N Bit des A-, B- und C-Registers gehört,The connection of the single tBit correlation circuits 46 with the A, B and C registers is shown in FIG. Their outputs are interconnected and surrendered together a current summing switch 52 or another corresponding summing circuit, which the correlation aggregate between the respective bits of the A, B and G register indicates. If a single bit correlator circuit 46 belongs to each of the N bits of the A, B and C registers,
empfängt der Stromsummierschalter 52 N Signale, die miteinander summiert werden und den Korrelationsgrad zwischen den Daten im A- und im B-Register bestimmen, wenn sie vom C-Register abgedeckt sind. Aus der Tabelle der Figur 4B ergibt sich, daß das Ausgangssignal des Stromsummierschalters 52 bei der größten Zahl von Korrelationen so klein wie möglich gehalten wird. D.h. der Korrelationssignalausgang der Summierschaltung wird ein negativ werdender Impuls, wobei dieser Impuls einen minimalen Wert am Punkt maximaler Korrelation trifft. Es ist dieses das Ausgangssignal, das von der Prüf- und Halteschaltung 27 der Schaltung nach Figur 1 abgetastet wird.the current summing switch 52 receives N signals common to each other and determine the degree of correlation between the data in the A and B registers when they are dated C registers are covered. The table in FIG. 4B shows that the output signal of the current summing switch 52 is kept as small as possible for the largest number of correlations. That is, the correlation signal output the summing circuit will have a negative going pulse, this pulse having a minimum value at the point of maximum Correlation hits. This is the output signal from the test and hold circuit 27 of the circuit of FIG 1 is scanned.
Die Erfindung wird bei Leit- und Führungsanlagen verwendet, bei denen ein wirkliches Bild, mit einem Bezugsbild verglichen wird, wo der Korrelationsgrad zwischen diesen anzeigt, ob die Anlage auf ein Ziel arbeitet. Wie zur Beschreibung einer Einzel-Bit-Korrelatorschaltung nach ^igur 4A verwendet worden ist, liefern die C-Register einen Auslöse-Eingang an das Uhd-Tor 50 und dienen somitThe invention is used in guidance and control systems in which a real image is compared with a reference image, where the degree of correlation between this indicates whether the system is working on a target. As for describing a single bit correlator circuit according to ^ igur 4A, provide the C registers a trigger input to the Uhd gate 50 and thus serve
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als Abdeckung hinsichtlich des Arbeitens der Einzel-Bit-Eorrelatorschaltung 46. Die im C-ßegister gehaltene Abdeckung wählt durch Einschalten der verschiedenen Einzel-Bit-Korrelatoren 46 den Teil des Bezugsbildes aus, das mit dem wirklichen Bild verglichen werden soll und bewirken dann den Ausgang des Korrelators 20. Dann liefert das Schieberegister C eine solche Anpaßöffnung, daß sie als Gesichtsfeld des wirklichen Bildes wie eine Geschoß oder dergl. kleiner wird, das die Anlage 10 nahe an seinem Ziel verwendet. Dieser Teil des Bezugsbildes, der zum Führen notwendig ist, wird in gleicherweise kleiner und die Abdeckung dient zum Isolieren des Teils des Bezugsbildes, der während des Schließens wichtig ist. Während es für die Erfindung unwichtig ist, daß gleichzeitig mit dem Verschließen ein unterschiedliches Verkleinern der Bilder notwendig wird, das das Gesichtsfeld kleiner und das wirkliche Ziel größer wird. In ähnlicher Weise kann das wirksame Bezugsbild selbst durch Wiederbeladen durch das Datentor 36 und in die A^-Register geändert werden. Allgemein gesprochen, die Abdeckung, die im C-Register gehalten wird, bewirkt, daß der Korrelator auf dem Ziel, im Bezugsbild auf Null gehalten wird, wenn das Schließen erfolgt.as a cover for the operation of the single-bit correlator circuit 46. The cover held in the C register dials by switching on the various Single-bit correlators 46 select the portion of the reference image, which is to be compared with the real image and then cause the output of the correlator 20. Then the shift register C provides such an adjustment aperture that it can be used as a field of view of the real image as a floor or the like. Smaller, which uses the system 10 close to its target. This part of the reference image, that is necessary for guiding becomes smaller in the same way and the cover serves to isolate the part of the reference image, which is important during the closing. While it is not important to the invention that at the same time With the closure, a different downsizing of the images is necessary, the field of view is smaller and the real goal gets bigger. Similarly, the effective reference image can be reloaded by itself the data gate 36 and changed to the A ^ register. Generally talked about the cover that kept in the C register causes the correlator on the target, in the reference image, to be held at zero when closing occurs.
Beim Verständnis der Abdecktechnik und Beachtung der Schaltung nach den Figuren 3 und 4- kann die Ausrüstung der Algorithmen beschrieben werden, die über die Schaltung nach der Erfindung dargestellt worden ist. Aus Gleichung 1 ergibt sich, daß eine absolute Differenzkorrelation leicht durch Beladen erfolgt, beispielsweise wird ein Bezugsbild in das A-Eegister aus der Bezugsquelle 18 über das Datentor 36 gegeben. Gleichzeitig mit dem Beladen des Bezugsbildes kann eine Abdeckung aus dem Abdeckgenerator 4-2 durch das Daten-With an understanding of the covering technology and observance of the circuit according to FIGS. 3 and 4, the equipment of the algorithms will be described, which has been illustrated about the circuit according to the invention. From equation 1 results that an absolute difference correlation occurs easily by loading, for example a reference image is in the A register is given from the reference source 18 via the data port 36. Simultaneously with the loading of the reference image, a cover from the cover generator 4-2 can be provided by the data
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tor 40 hindurch und in das C-Register hinein gegeben werden. Wenn das Bezugsbild und die Abdeckung so gespeichert sind, kann der Taktgeber 1 den dynamischen Speicher 16 aus dem Videoprozessor 16 in Serienschaltung beladen. Gleichzeitig mit dem Beladen und Verschieben von Daten im dynamischen Speicher 16 wird das wirkliche Bild parallel durch die Datentore 38 in das B-Register des !Correlators 20 verschoben. Nach N(M+1) Impulsen aus dem Taktgeber 1 werden der dynamische Speicher 16 und das B-Schieberegister des Korrelators 20 ganz beladen und der Zähler 54-, der im Sinn dieser Situation dekodiert ist, kann den Stromsummierschalter 52 wirksam machen. Bei je einem folgenden Impuls des Taktgebers 1 wird das ganze im dynamischen Speicher 16 gehaltene Bezugsbild serienmäßig von einem Bildteil verschoben und das wirkliche Bild, das im B-Register des Korrelators 20 gehalten wird, wird in ähnlicher Weise parallel verschoben. Wenn der Taktgeber 1 weiter läuft, verschiebt sich das wirkliche Bild, das vom Prozessor 14· konstant geführt wird, durch jede Stelle im B-Register. Bei jeder Verschiebung erfolgt eine bitmäßige Korrelation über den Einzel-Bit-Korrelator 46 und die Korrelationsausgangsfunktion wird vom Stromsummierschalter 52 festgestellt. Eine absolute Differenzkorrelation zwischen einem wirklichen Bild und einem Bezugsbild kann die beschriebene Schaltung nach Figur 3 verwenden. Somit kann der Stromsummierschalter 52 an die Prüf- und Halteschaltung 27 ein Ausgangssignal geben, um die beste Anpassung zu bestimmen. gate 40 and entered into the C register will. With the reference image and the cover thus stored, the clock 1 can set the dynamic Load memory 16 from video processor 16 in series. Simultaneously with loading and moving of data in dynamic memory 16, the real image is paralleled through data gates 38 into the B register of the! Correlator 20 shifted. After N (M + 1) pulses The dynamic memory 16 and the B shift register of the correlator 20 are completely loaded from the clock generator 1 and the counter 54-, which is decoded in the sense of this situation, can make the current summing switch 52 effective. With a subsequent pulse of the clock generator 1, the whole is in dynamic memory 16 shifted reference image in series from an image part and the real image, held in the B register of correlator 20 is similarly shifted in parallel. When the clock is 1 continues, the real picture, which is constantly fed by the processor 14, is shifted through every point in the B register. With each shift, a bit-wise correlation takes place via the single-bit correlator 46 and the correlation output function is determined by the current summing switch 52. An absolute difference correlation between a real picture and a reference picture can use the described circuit according to FIG. Thus, the Output current summing switch 52 to test and hold circuit 27 to determine the best match.
Bei Verwendung dieser Schaltung kann leicht die Korrelation einer mittleren absoluten Differenz (MAD) durchgeführt werden. In diesem Fall können das Abdecken aus dem Abdeckgenerator 42 in das C-Register und die mit allen Einsen belade-Using this circuit, mean absolute difference (MAD) correlation can be easily performed. In this case, the covering from the covering generator 42 can be transferred to the C register and the one loaded with all ones.
130 030/0.4 1 1 - 27 -130 030 / 0.4 1 1 - 27 -
_ . — nni/MMAI_. - nni / MMAI
nen AvRegister und die mit allen Nullen beladenen B-Register oder umgekehrt dann, gegeben werden, wenn die MAD-Korrelationsfunktion 0 der Gleichung 1 erzeugt werden kann. Dann ist der Ausgang der Stromsummierschaltung 52 dem Nenner der Gleichung 2 gleich und die Summierung der Abdeck-Bit werden im C-Register gehalten. Dieser Wert kann im Pufferregister 33 nach Figur 1 gehalten werden. Das Α-Register kann dann mit dem Bezugsbild und das B-Register .mit dem wirklichen Bild angefüllt werden, wie es bereits beschrieben worden ist. Die für den Algorithmus der Gleichung 1 notwendige Operation kann durchgeführt werden. Dies ist der Zähler der Gleichung 2.nen AvRegister and the B-registers loaded with all zeros or vice versa are given if the MAD correlation function 0 of equation 1 can be generated can. Then the output of the current summing circuit 52 equals the denominator of Equation 2 and the summation of the Cover bits are held in the C register. This value can be held in the buffer register 33 according to FIG. The Α register can then be filled with the reference image and the B register with the real image, as it was already has been described. The operation necessary for the algorithm of Equation 1 can be performed. This is the numerator of Equation 2.
Der Ausgang des Pufferregisters 33 kann als Nenner an den Teiler 35 angelegt werden, wobei die gleichzeitigen Korrelationen des Korrelators 20 auf Jeden Impuls des Taktgebers Λ als Zähler gegeben wird. Die MAD-Korrelation der Gleichung 2 kann dann leicht als Verschiebung des wirklichen Bildes durch den Korrelator 20 durchgeführt werden.The output of the buffer register 33 can be applied as a denominator to the divider 35, the simultaneous correlations of the correlator 20 being given to each pulse of the clock Λ as a numerator. The MAD correlation of equation 2 can then easily be performed by the correlator 20 as a shift of the real image.
Die normalisierte Produktkorrelation der öffnung nach der Gleichung 5 kann durch Beladen eines abgedeckten Bezuges in das Α-Register durch das TJnd-Tor 44 und das Datentor 36 durchgeführt werden, so daß das Register A das Bezugsbild enthält, das von der Abdeckfunktion abgedeckt ist. Danach können logische Nullen über die Datentore 38 in das B-Register gegeben werden. Zu dieser Zeit kann das wirkliche Bild über die Datentore 40 durch das C-Register verschoben werden.The normalized product correlation of the opening after the Equation 5 can be generated by loading a covered reference into the Α register through TJnd port 44 and data port 36 be performed so that the register A contains the reference image covered by the masking function. Thereafter can logic zeros through the data ports 38 in the B register are given. At this time, the real picture can be shifted through the data gates 40 through the C register will.
Somit werden die Zähler für den Algorithmus der Gleichung 5 unter Steuerung des Taktgebers 1 entwickelt. Vor dem Verschieben des wirklichen Bildes durch das G-Register kann dieses mit allen Einsen beladen werden, wobei die BeRegister mit Nullen beladen werden, um den Algorithmus derThus, the counters for the algorithm of Equation 5 are developed under the control of the clock 1. Before the Shifting the real image through the G register can load this with all ones, with the BeRegister be loaded with zeros to the algorithm of the
1300 3 07 041 1 - 28 -1300 3 07 041 1 - 28 -
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Gleichung 4- zu erhalten, der der Kenner der Gleichung 5 ist. üurch Speichern dieses Ergebnisses im Pufferregister 33 wie der Nenner für den Teiler 35 und dann durch Anlegen des Teilers 35 an die darauffolgend gewonnene Zähler, die gerade beschrieben worden sind, kann der Algorithmus der Gleichung 5 erzielt werden, um eine normalisierte Produktkorrelation für die Öffnung zwischen dem wirklichen und dem Bezugsbild zu erhalten.Equation 4- who is the expert on Equation 5. ü urch storing this result in the buffer register 33 as the denominator of the divider 35 and then by applying the divider 35 a n counters subsequently obtained, which have just been described, the algorithm of Equation 5 can be obtained to a normalized product correlation for the To maintain an opening between the real and the reference image.
Die mehrwertige MAD-Korrelation der Gleichung 6 und die Tabelle 1 können die Schaltung nach Figur 6 verwenden. Der Korrelator 20 nach ^igur 1 würde somit für diese Korrelationstechnik vergrößert werden, umsomehr als jedes digitalisierte Bildteil Mehrfachbit binärer Daten erfordert, um ihren wert aufzubauen und somit für einen dreiwertigen Korrelator nach Figur 7» der an einer gleichen Zahl von Bildteilen arbeitet, wie der nach Figur 1. Die Größen der A-, B- und O-Register würden verdoppelt werden. In ähnlicher Weise wurden doppelt so viel Einzel-Bit-Korrelatoren 01 und 02 notwendig sein, die auf entsprechende Bit der Bezug- und wirklichen Bilddaten wirken, wobei die Einzel-Bit-Korrelatoren den beschriebenen Korrelatoren 4-6 gleichen. Die gesamte Korrelationsfunktion 0MAD zwischen entsprechenden Bildteilen des Bezugs- und des wirklichen Bildes ist die Summierung der Ausgänge der Einzel-Bit-Korrelatoren 01 und 02 nach Tabelle 1. Alle Korrelatorelemente 46 können zur Einzel-Summierschaltung 52 führen und der Rest der Anlage arbeitet wie nach Figur 1.The multivalued MAD correlation of equation 6 and Table 1 can use the circuit according to FIG. The correlator 20 to ^ igur 1 would thus be enlarged for this correlation technique, the more calls than any digitized image part multi-bit binary data to their w ert build and thus works for a trivalent correlator of Figure 7 "of an equal number of image parts as that of Figure 1. The sizes of the A, B and O registers would be doubled. Similarly, twice as many single-bit correlators 01 and 02 would be necessary, which act on corresponding bits of the reference and actual image data, the single-bit correlators being similar to the described correlators 4-6. The total correlation function 0MAD between corresponding image parts of the reference and the real image is the summation of the outputs of the single-bit correlators 01 and 02 according to Table 1. All correlator elements 46 can lead to the single summing circuit 52 and the rest of the system operates as after Figure 1.
Für die notwendige Zunahme der Schaltungsgröße wird aber die Korrelationsfunktion der Gleichung 6 nach demselbenFor the necessary increase in the circuit size, however, the correlation function of equation 6 is used according to the same
030/0411 - 29 -030/0411 - 29 -
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Verfahren erhalten wie die der Gleichung 2. Der Nenner kann durch Setzen des Α-Registers auf logische Einsen und das B-Register auf logische Nullen und durch Durchführen der Korrelation der Gleichung 1 erhalten werden. Das Ergebnis kann dann im Pufferregister 33 gespeichert werden, um an den Teiler 35 angelegt zu werden. Dann kann ein neuer Nenner bei jeden Impuls des Taktgebers 1 an den Teiler 35 gelegt werden, wenn das wirkliche Bild über den Bezugswert abgestuft ist.Method obtained like that of equation 2. The denominator can by setting the Α register to logical ones and the B register to logical zeros and by performing the correlation of Equation 1 can be obtained. The result can then be stored in the buffer register 33 to be applied to the divider 35. Then a new denominator can be sent to the Divider 35 can be placed when the real image is graded above the reference value.
Je nach der Art der erforderlichen Daten und/oder des gesehenen Zielgebiets oder des verwendeten Bezugsbildes kann es erwünscht sein, die Korrelationsfunktion als eine mehrwertige Produktkorrelation durchzuführen. Die normalisierte Produktkorrelation für die öffnung der Gleichungen 7 und 8 und der Tabelle 2 können über die eine Schaltung durchgeführt werden, die der nach Figur 7 ähnlich ist. Es ist wiederum eine Verdoppel-ung der Einzel-Bit-Korrelatoren (GI bis 04) notwendig. Nach der Tabelle 2 sind zum Feststellen der Werte der Ausgänge der Korrelatoren G1 bis 04 Vervielfacher 54 bis 60 notwendig. Um 0A der Gleichung 8 zu erhalten wird das B-Register mit Nullen, das 0-Register mit Einsen und das Α-Register mit abgedeckten Bezugsbilddaten aus dem Abdeckregister 42, dem Ünd-Tor 44 und dem Datentor 36 beladen. Der Ausgang des Stromsununierschalters 52 ist dann 2A, das an den Teiler 36 gegeben und um den Faktor Zwei verkleinert oder auf dem Wert gehalten wird, umsomehr als dieser Wert als Nenner für alle auszuführenden Korrelationsfunktionen benutzt wird, wie das wirkliche Bild durch das 0-Register geschoben wird. Es kann aber auch ein Faktor von 0A als Nenner im Teiler 35 gespeichert werden. Das wirkliche Bild wird unter Steuerung des Taktgebers Λ durch das 0-Register geschoben, wobei die Korrela-Depending on the type of data required and / or the target area viewed or the reference image used, it may be desirable to perform the correlation function as a multi-valued product correlation. The normalized product correlation for the opening of equations 7 and 8 and Table 2 can be carried out using a circuit which is similar to that according to FIG. It is again necessary to double the single-bit correlators (GI to 04). According to Table 2, multipliers 54 to 60 are necessary to determine the values of the outputs of the correlators G1 to 04. To obtain 0A of Equation 8, the B register is loaded with zeros, the 0 register with ones and the Α register with covered reference image data from the cover register 42, the Und gate 44 and the data gate 36. The output of the current sun switch 52 is then 2A, which is given to the divider 36 and reduced by a factor of two or kept at the value, especially as this value is used as a denominator for all correlation functions to be carried out, such as the real image through the 0 register is pushed. However, a factor of 0A can also be stored as a denominator in the divider 35. The real image is shifted through the 0 register under the control of the clock Λ, whereby the correlation
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tionen, wie erwähnt, über die Einzel-Bit-Korrelatoren 46 (C1 bis C4) durchgeführt werden, und ihre Ausgänge werden durch die Vervielfacher 54 bis 60 (K1 bis K4) nach Tabelle 2 bewertet. Der Stromsummierschalter 52 nimmt die Ausgänge der Vervielfacher 54 bis 60 auf und legt normgerecht nachfolgend empfangene Korrelations-Ausgänge 0P ansteigender Werte an den Teiler 35· Hier wird die normalisierte mehrwertige Produktkorrelation durch Teilen von 0P durch 0A, nach der Gleichung 5 erhalten. Der Rest der Schaltung der Anlage 10 arbeitet in der beschriebenen Weise, so daß die Stellenadresse der besten Korrelation bestimmt werden können.functions, as mentioned, via the single-bit correlators 46 (C1 to C4) and their outputs are passed through multipliers 54 to 60 (K1 to K4) evaluated according to Table 2. The current summing switch 52 takes the outputs of the multipliers 54 up to 60 and applies the following correlation outputs 0P of increasing values to the divider in accordance with the standard 35 · Here, the normalized multivalued product correlation is obtained by dividing 0P by 0A, according to the equation 5 received. The remainder of the circuitry of the system 10 operates in the manner described, so that the location address the best correlation can be determined.
Mann kann.einen Dual-128-Bit-Korrelator durch Verwendung einer großen Skalenintegration auf einem einzigen Mikroprozessor (Chip) erzeugen. Ein solcher Mikroprozessor enthält A-, B- und G-Register von je 128 Bit und Korrelationsschaltungen für 128 Einzelbit, wie es Figur 4A zeigt. Eine solche große Skalenintegration ermöglicht die Herstellung eines Videokorrelators in einer kompakten Einheit mit geringem Gewicht, wobei die hierfür erforderliche Genauigkeit und Zuverläßigkeit gewährleistet ist.You can by using a dual 128-bit correlator a large scale integration on a single microprocessor (chip). Such a microprocessor contains A, B and G registers of 128 bits each and correlation circuits for 128 single bits, as shown in FIG. 4A. Such a large scale integration enables Manufacture of a video correlator in a compact unit with low weight, the accuracy and reliability required for this being guaranteed.
Es ist somit zu erkennen, daß die Aufgabe der Erfindung durch den beschriebenen Aufbau und die beschriebenen Techniken zufriedenstellend gelöst worden ist. Obwohl nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und beschrieben worden ist, so ist die Erfindung doch nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern es sind verschiedene Abweichungen hinsichtlich Größe, Zusammenstellung, Ausführung usw. der einzelnen Elemente möglich, ohne von Sinn und Umfang der Erfindung abzugehen.It can thus be seen that the object of the invention through the structure and techniques described has been satisfactorily resolved. Although only a preferred embodiment of the invention is shown and has been described, the invention is not limited to this example but are various Deviations in terms of size, composition, design, etc. of the individual elements are possible without meaning and To depart from the scope of the invention.
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Bei einem Digitalvideokorrelator werden ein Bezugsbild und ein wirkliches Bild digitalisiert und miteinander in einer Verschiebeschaltung zum Bestimmen des Korrelationsgrades zwischen den beiden Bildern verglichen. Grundsätzlich enthält die Erfindung eine Videodigitalisiereinrichtung, die wirkliche und reale Bilder aus verschiedenen Quellen in Bildelemenbe unterteilt und deren Elemente in feste Spannungswerte digitalisiert.In a digital video correlator, a reference picture and an actual picture are digitized and linked together compared in a shift circuit to determine the degree of correlation between the two images. Basically, the invention includes a video digitizer, the real and real pictures from different sources are divided into picture elements and their elements digitized into fixed voltage values.
Das digitalisierte wirkliche Bild wird an einen dynamischen Speicher gelegt, der aus mehreren untereinander verbundenen Schieberegistern besteht, während das digitalisierte Bezugsbild in einem ersten Satz von Schieberegistern gehalten wird, die einen Teil eines Prozessors enthalten. Ein zweiter Satz Schieberegister im Prozessor besitzt eine Abdeckfunktion. Ein dritter Satz von Schieberegistern im Prozessor ist parallel zum dynamischen Speicher geschaltet und nimmt unter Steuerung eines Taktgebers die digitalisierten Daten des wirklichen Bildes auf. Wie die Daten des wirklichen Bildes durch den dritten Satz von Schieberegistern geschoben wird, vergleichen Einzel-Bit-Korrelatoren, die untereinander entsprechende Bit von Je dem ersten, zweiten und dritten Satz der Schieberegister verbinden, die digitalisierten Werte der Jeweiligen Bit, wobei dieser Vergleich durch die Abdeckfunktion positiv oder nogativ sein kann. Die Ausgänge aller Einzel-Bit-Korrelatoren werden zusammen mit der Summe summiert, die den Korrelationsgrad auf bitmäßiger Basis zwischen dem wirklichen und dem Bezugsbild anzeigt. Eine weitere Schaltung dient zum Bestimmen des Punktes bester Korrelation zwischen den beiden Bildern und zum Normalisieren und feststellen des Mittelwertes des Korrelationsausganges.The digitized real image is placed in a dynamic memory consisting of several interconnected Shift registers exists while the digitized reference image is held in a first set of shift registers which contain part of a processor. A second set of shift registers in the processor has one Cover function. A third set of shift registers in the processor is connected in parallel with the dynamic memory and records the digitized data of the real image under the control of a clock. Like the data of the real one Image is shifted through the third set of shift registers, single-bit correlators compare that with each other corresponding bits of each of the first, second and third sets of shift registers connect the digitized Values of the respective bit, whereby this comparison can be positive or negative due to the masking function. The outputs of all single-bit correlators are combined summed with the sum that represents the degree of correlation on a bit-wise basis between the real and reference images indicates. Another circuit is used to determine the point of best correlation between the two images and for normalizing and determining the mean value of the correlation output.
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TFl . nönino or λα 8000 MONKS 22
TFl. nönino or λα
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