DE3417666A1

DE3417666A1 - Bilderzeuger

Info

Publication number: DE3417666A1
Application number: DE19843417666
Authority: DE
Inventors: Ralph Hilary Helensburgh Schottland Bagnall-Wild; Herbert Morrison Glasgow Schottland Runciman
Original assignee: Thales Optronics Ltd
Current assignee: Thales Optronics Ltd
Priority date: 1983-05-16
Filing date: 1984-05-12
Publication date: 1984-11-22
Also published as: IT8467485A1; GB2157526B; IT8467485A0; NL8401314A; SE8402148D0; IT1179664B; GB8409446D0; SE453347B; GB2157526A; FR2546312A1; US4613898A; FR2546312B1; SE8402148L

Description

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft einen Bilderzeuger mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Für manche Zwecke, insbesondere für Sicherungsr und Überwachungsaufgaben benötigt man häufig ein Beobachtungssystem, mit welchem man in einem Weitwinkel-Sehfeld, welches sich oft über einen 360°-Winkel er-. streckt, Beobachtungen durchführen kann. Bei einem.

solchen Bilderzeuger besteht das Problem, daß die Menge der Bildinformationen, die bei der Beobachtung des Weitwinkel-Sehfeldes anfallen, insbesondere bei einer lan-, ger andauernden Beobachtung, so groß ist, daß man erhebliche Schwierigkeiten mit der Abfrage und Auswer- tung der Bildinformationen hat. '

.Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Bilderzeuger zu schaffen, mit dem die Beobachtung eines Weitwinkel-Sehfeldes möglich ist und bei dem die erwähnten Schwierigkeiten mit'der Fülle der Bildinformationen nicht oder nur in geringerem Maße auftreten.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Bilderzeuger mit dem in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. ·

Der erfindungsgemäße Bilderzeuger hat den Vorteil, daß in seiner dafür vorgesehenen Station die Bildinformationen zwar kontinuierlich gesammelt werden, daß aberifl der Station, in welcher das Bild dargestellt wird, aus den gesammelten Bildinformationen nur ein kleiner Teil herausgegriffen wird, nämlich jener Teil, der.aus einem ausgewählten Sehfeld stammt und auf dem Bild-Monitor dargestellt wird, wobei die Darstellung mit den in jedem Zyklus neu gewonnenen Bildinformationen aus dem ausgewählten Sehfeld aktualisiert wird . Weil die Auswähleinrichtung, mit welcher eine Bedienungsperson eine bestimmte Winkelstellung des fest vorgegebenen Sehfelds im Weitwinkel-Sehfeld auswählen kann, von der Bedienungsperson willkürlich betätigbar ist, kann die Bedienungsperson das Bild, welches auf dem Monitor dargestellt wird, von Zeit zu Zeit nach Belieben verschieben und dadurch unterschiedliche Bereiche des Weitwinkel-Sehfeldes beobachten und überwachen. Der Monitor kann einen Bildvergleicher enthalten, mit dessen Hilfe aufeinanderfolgende Bilder miteinander verglichen werden können, und zwar dadurch, daß man die Bildinformationen, aus denen auf dem Monitor die Bilder zusammengesetzt werden, miteinander vergleicht; wenn bei einem solchen Vergleich festgestellt wird, daß zwei nacheinander dargestellte Bilder nicht identisch sind, kann automatisch ein Alarmsignal abgegeben werden. Durch einen solchen Bildvergleicher wird die Überwachungsaufgabe für die Bedienungsperson erleichtert.

Das Weitwinkel-Sehfeld erstreckt sich vorzugsweise über einen Winkel von 360° und die Dreheinrichtung, durch welche sich das fest vorgegebene, schmalere Sehfeld drehen lässt, bewirkt vorzugsweise eine fortlaufende Drehung in einer Richtung, könnte aber auch eine ununterbrochene Drehung in zwei Richtungen vollführen.

Die Sammeleinrichtung für die Bildinformationen arbeitet vorzugsweise im Bereich des sichtbaren Lichtes oder im infraroten Wellenlängenbereich und enthält dementsprechend zweckmäßigerweise eine für sichtbares bzw. infrarotes Licht empfindliche Kamera, welche auf einem drehbaren Träger montiert ist. Alternativ könnte man die Kamera aber auch ortsfest anbringen und ihr fest vorgegebenes Sehfeld mittels einer dazu geeigneten optischen Einrichtung,wie einem sich drehenden Reflektor, drehen - z.B. ein Spiegel oder ein Prisma in Verbindung mit einer komplementären, die Bilddrehung aufhebenden Einrichtung vor der Kamera. Das fest vorgegebene Sehfeld der Kamera ist vorzugsweise langgestreckt, und zwar in Richtung der Drehachse dieses Sehfeldes, und kann in der einfachsten Form aus'einer einzelnen, zur Drehachse parallelen Zeile bestehen, in welchem Fall die Bildinformationen aus dieser Zeile gesammelt werden, während diese Zeile kontinuierlich das Weitwinkel-Sehfeld durchwandert. Das fest vorgegebene Sehfeld der Kamera dreht sich nicht.

Die Zielrichtung der Kamera kann orthogonal zur Drehachse verlaufen, man kann jedoch die Kamera gegenüber dieser orthogonalen Richtung auch anheben oder absenken.

In der Station, in welcher das Bild dargestellt wird, können mehrere Kanäle vorgesehen sein, von denen jeder einen Bild-Monitor, eine Auswähleinrichtung, eine Bildinformation-Einfangvorrichtung und einen.Bildinformation-Speicher besitzt, die jeweils so angeordnet sind, wie es im Patentanspruch 1 beschrieben ist. Ein solcher mehrkanaliger Bilderzeuger bietet die Möglichkeit, daß mehrere Bedienungspersonen gleichzeitig verschiedene ■ Bereiche (oder auch mehrfach denselben Bereich) des Weitwinkel-Sehfeldes überwachen. Die Bildinformation-Einfangvorrichtung nimmt die für die Wiedergabe auf dem Monitor ausgewählten Bildinformationen nicht aus der fortlaufend anfallenden Menge der Bildinformationen heraus, sondern repliziert sie lediglich, sodaß in jedem Kanal die Gesamtheit der kontinuierlich gewonnenen Bildinformationen zur Verfügung steht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und wird

nachfolgend beschrieben.
25

Figur 1 zeigt einen Bilderzeuger, teilweise in

Schrägansicht und teilweise in Blockdarstellung und

Figur 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem 360°- Sehfeld und dient zur Erläuterung der Arbeitsweise des in Figur 1 dargestellten Bilderzeugers.

Der dargestellte Bilderzeuger 10 enthält eine Station 11, in welcher Bildinformationen gesammelt werden, und eine Station 12, in welcher das Bild dargestellt wird. Die Station 11 enthält einen Träger in Gestalt einer Plattform 13, welche in azimuthaler Richtung um eine. Achse 14 drehbar ist und eine Sammeleinrichtung 15 für die Bildinformation trägt, die ein fest vorgegebenes Gesichtsfeld in Gestalt einer zur Drehachse 14 parallelen Zeile 16 aufweist. Die Plattform 13 wird mittels eines nicht dargestellten Antriebes kontinuierlich gedreht, und zwar mit einer vorgegebenen, bekannten Winkelgeschwindigkeit (z.B. mit 2 Umdrehungen), und demgemäß bewegt sich die Zeile 16 auf einer kreisförmigen Ortskurve und durchquert dabei ein 360° weites

Sehfeld 17. Die aktuelle Winkelstellung der Plattform

13 wird durch einen Winkelstellungssensor 18 ermittelt, welcher z.B. ein Drehmelder sein kann; der Winkelstellsensor 18 gibt ein Winkelstellungssignal ab und übermittelt es über eine Leitung 19 an die Station 12, in welcher das Bild dargestellt wird; an dieselbe Station 12 werden ferner die gewonnenen Bildinformationen über eine Leitung 20 kontinuierlich übermittelt.

Die Station 12, in welcher das Bild dargestellt wird, enthält eine Anzahl von Kanälen 1,2,3 usw. von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur der Kanal 1 dargestellt ist. Die übrigen, nicht dargestellten Kanäle

besitzen einen entsprechenden Aufbau wie der Kanal 1. Der Kanal 1 enthält ein Bildschirmgerät 25 mit einem vorgegebenen Bildfeld, dessen Eigenschaften mithin bekannt sind und durch den Parameter <x , gekennzeichnet werden. Eine von Hand zu betätigende Auswähleinrichtung 26 dient zur Auswahl eines Winkels €>, welcher in Figur 2 in Bezug auf eine vorgegebene Richtung 27 eingezeichnet ist. Die Bedienungsperson kann willkürlich entscheiden, welchen Ausschnitt aus dem Weitwinkel-Sehfeld 17 sie zu beobachten und auf dem Monitor 25 darzustellen wünscht und wählt den Winkel© dementsprechend aus; eine in solcher Weise ausgewählte Winkelstellung im 360°-Sehfeld 17 ist in Figur 2 mit (S) ₁ bezeichnet. Die Auswähleinrichtung 26 dient ferner dazu, die Parameter (£) ,| und OC . miteinander zu kombinieren und aus ihnen einen Winkelstellungsbereich zu bestimmen , nämlich jenen VOnO₁ - tt . bis zu ® * +QC₁; die Grenzen dieses Winkelstellungsbereiches werden an eine Torschaltung 28 gemeldet, welche von den Bildinformationen, welche über die Leitung 20 übermittelt werden, eben jene herausgreift und an einen Datenspeicher 29 übermittelt, die zu dem ausgewählten Winkel- . Stellungsbereich gehören. Der Ausgang des Datenspeichers 29 ist mit dem Monitor 25 verbunden und die gespeicherten Bildinformationen werden zur Darstellung eines Bildes an den Monitor 25 übermittelt.

Folglich stellt das auf dem Monitor 25 dargebotene Sehfeld 30 einen Ausschnitt aus dem Weitwinkel-Sehfeld 17 dar, und zwar jenen Ausschnitt, dessen Lage durch den Parameter Θ ^ und dessen Winkelausdehnung durch den Parameter Cc₁ bestimmt ist.

In einem zweiten Kanal, z.B. im Kanal 2, kann gleichzeitig ein anderes Sehfeld 32 dargestellt werden, dessen Lage durch den Parameter Θ ^ und dessen Winkelausdehnung durch den Parameter ex £ bestimmt ist, wie es in Figur 2 dargestellt ist.

Als Bildinformation-Sammeleinrichtung 15 verwendet man in der Regel eine Kamera. Dazu können Kameras von unterschiedlichem Aufbau verwendet werden. Zum Beispiel kann die Kamera eines oder mehrere Strahlungsdetektorelemente sowie eine Zeilenabtasteinrichtung aufweisen, welche eine vertikale Zeile über einen Winkel von ungefähr 30° abtastet. Alternativ könnte man in der Kämera eine Anordnung von Detektorelementen in mehreren Zeilen verwenden, wodurch man die Möglichkeit erhält, gleichzeitig mehrere Ausgangssignale nebeneinander zu erhalten, von denen jedes eine der Zeilen repräsentiert; in diesem Fall stimmt man die Drehgeschwindigkeit des Sehfeldes und die Abtastgeschwindigkeiten der vertikalen Zeilen so aufeinander ab, daß man lückenlos aneinander anschließende, über das 360°-Sehfe.ld verteilte Bildinformationen erhält. Die gewonnenen Bildinformationen kann man z.B. in einen ladungsgekoppeiten Speicher eingeben, welcher strahlungsempfindliche Speicherplätze besitzt,

sodaß aufeinanderfolgende Bildinformationen, welche durch den Vorbeilauf aufeinanderfolgender Detektorzeilen über eine vorgegebene Zeile im 360°-Sehfeld gewonnen werden, integriert werden. 5

Es können unterschiedliche Speicher 29 verwendet werden. Vorzugsweise verwendet man einen Speicher, aus dem die Daten mit einer solchen Taktfrequenz ausgelesen und an den Monitor 25 übermittelt werden, die mit der in Fernsehgeräten üblicherweise verwendeten Abtastfrequenz kompatibel ist, unabhängig von der Taktfrequenz, mit der die Bildinformationen in den Speicher eingegeben werden,und die von den Eigenschaften der Kamera 15 und der Umdrehungszahl der Zeile 16 im Sehfeld 17 bestimmt wird - die Eingabegeschwindigkeit und die Ausgabegeschwindigkeit des Speichers stimmen dann also nicht überein.

Das Sehfeld, welches auf dem Monitor 25 dargestellt und beobachtet wird, kann in vertikaler Richtung kleiner sein als das abgetastete Sehfeld, wenn man am Speicher 29 eine entsprechende Signalverarbeitung durchführt, z.B. in der Weise, daß die Bildhöhe nur halb so groß gewählt wird wie die des abgetasteten Bildes, was man dadurch erreichen kann, daß man nur jeden zweiten gespeicherten Bildpunkt entlang der Zeile 16 zum Bildaufbau verwendet. Schließlich kann man auch einen solchen Speicher 29 verwenden, in dem man mehr Bildinformationen speichern kann, als auf dem Monitor 25 dargestellt werden können;

in diesem Fall kann die Auswahl der Bildinformationen aus denen auf dem Monitor 25 das Bild zusammengesetzt wird, mit Hilfe von Sensoren getroffen werden, die Stampf-, Roll- und Gierbewegungen des Trägers 13 ermitteln, auf welchem die Kamera 15 montiert ist; auf diese Weise kann man eine Stabilisierung des Bildes erreichen.

Die Kamera 15 kann alternativ einen bildübertragenden

ladungsgekoppelten Speicher {frame transfer CCD) mit einer strahlungsempfindlichen Bildfläche besitzen, auf welche während einer Bildperiode Strahlung auftrifft und an den entsprechenden strahlungsempfindlichen Stellen Ladungen aufbaut. Während der Bildaustastperiode des Monitors 29, wenn er mit einem Fernsehbildrasterformat arbeitet, werden die Ladungen im ladungsgekoppelten Speicher von der Bildfläche in den nicht strahlungsempfindlichen Speicherbereich übertragen und während der folgenden Bildperiode werden die gespeicher- ten Bildinformationen im Takt der Zeilenfrequenz ausgelesen und in ein Ausgangsregister übertragen, und dabei werden während des Zeilenaustastens frische Bildinformationen in der Bildfläche des ladungsgekoppelten Speichers gesammelt. Bei dieser Anordnung durchlaufen die Bildinformationen die Bildfläche und den Speicherbereich des ladungsgekoppelten Speichers mit derselben Geschwindigkeit, mit der auch das Bild (im Unterschied zu den Bildinformationen, aus denen das Bild aufgebaut wird) über die die Bildfläche des Speichers bewegt wird, sodaß die Zeileninformation N-fach integriert wird, wobei N die Anzahl der Zeilen in der Bildfläche des ladungsgekoppelten Speichers ist.

- Leerseite -

Claims

PAfE NTÄN-WÄ CTS.. .-__-:_

DR. RUDOLF BAUER · mf L.-rMG HELMUT HUBBUCH DIPL.-PHYS. ULRICH TWELMEIER

!PLATZ)

WESTLICHE 29 - 3 1 (AM LEOPOLDPLATZ

0-7530 PFORZHEIM (WEST-GERMANY)

β (0 72 31) 10 22 90/70 · TELEGRAMME: PATMARK

4. Mai. 1984 III/Q

Barr & Stroud Ltd., Glasgow

Bi lderzeuger

Patentansprüche: . .

QJ Bilderzeuger mit einer Station (11), in welcher Bildinformationen gesammelt werden, und mit einer Station (12), in welcher das Bild dargestellt wird, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Merkmale:

'

die Station (11), in welcher Bildinformationen gesammelt werden, umfaßt eine Bildinformation.- Sammeleinrichtung (15) mit fest vorgegebenem Sehfeld (16), sowie eine Dreheinriehtung (13), durch welche sich.. dieses Sehfeld (16) zum Zwecke des fortlaufenden Sammelns von Bildinformationen dus einem Weitwinkel-Sehfeld (17) um eine Azimuthachse (14) drehen läßt;

ium Ermitteln der augenblicklichen Winkelstellung des fest vorgegebenen Sehfelds (16) in.jenem Weitwinkel-Sehfeld (17) ist der Dreheinrichtung (13) eine Winkelmeßeinrichtung (18) zugeordnet;

zur fortlaufenden Übermittlung der Bildinformationen und der Winkelmeßsignale von der Station (11), in welcher die Bildinformationen gesammelt werden,

zu der Station (12), in welcher das Bild dargestellt wird, sind Übertragungseinrichtungen (20 bzw. 19) vorgesehen;

die Station (12), in welcher das Bild dargestellt wird, enthält einen Bild-Monitor (25) mit einem vorgegebenen Bildfeld (30,.CXj) sowie eine willkürlich betätigbare Auswähleinrichtung (26), mit welcher sich eine bestimmte Winkelstellung (Θ^ des Sehfelds (16) im Weitwinkel-Sehfeld (17) auswählen und einstellen sowie ein zugehöriger Bereich von Winkelstellungen (von Θ ^- d ₁ bis Θ. +CC₁) im Weitwinkel-Sehfeld (17) gemäß dem vorgesehenen Bildfeld (30,OC₁) bestimmen läßt;

die Station (12), in welcher das Bild dargestellt wird, enthält ferner eine von der Auswähleinrichtung (26) betätigbare Bildinformation-Einfangvorrichtung (28), welche aus dem fortlaufenden Fluß der Bildinformationen, welche die Station (12) empfängt, gerade jene herausgreift, welche aus dem zugehörigen, ausgewählten Winkelstellungsbereich (von Θ-,- Oi₁ bis G₁ + CX₁) stam-• men, sowie einen Speicher (29), welchem in einem jeden Durchlauf die ausgewählten Bi Idinforma.tionen zugeführt und bis zum folgenden Durchlauf darin gespeichert werden; dabei ist der Bild-Monitor (25) mit dem Speicher (29) verbunden und verwendet die gespeicherten Bildinformationen zur Bilderzeugung.

2. Bilderzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Station (12), in welcher das

Bild dargestellt wird, mehrere Kanäle enthält, von denen jeder einen Bild-Monitor (25), eine Auswähleinrichtung (26), eine Bildinformation-Einfangvorrichtung (28) und einen Bildinformation-Speicher (29) besitzt, sodaß mehrere Beobachter gleichzeitig ausgewählte Bereiche (30,32) des Weitwinkel-Sehfeldes (17) überwachen können. 10

3. Bilderzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Weitwinkel-Sehfeld (17)

einen 360°-Winkelbereich umfaßt und die Dreheinrichtung (13) eine kontinuierliche Drehung in einer Richtung bewirkt.

4. Bilderzeuger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bild information-Sammeleinrichtung (15) im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes arbeitet.

5. Bilderzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Bildinformation-Sammeleinrichtung (15) im infraroten Wellenlängenbereich arbeitet.

6. Bilderzeuger, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das fest vorgegebene Sehfeld (16) langgestreckt ist, und zwar sich in Richtung der Drehachse (Azimuthachse 14) der Dreheinrichtung (13) erstreckt-