DE3822195A1 - Method of determining the amplitude and amplitude position of the maximum of a correlation signal from digital correlation signals prepared by a correlator - Google Patents

Method of determining the amplitude and amplitude position of the maximum of a correlation signal from digital correlation signals prepared by a correlator

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Dieter Dr Coy
Joerg Von Fintel
Wolfgang Kieslich
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/20—Analysis of motion

Abstract

Correlation signals are preferably calculated from a comparison of sensor images which reproduce current scenes with stored reference images. The amplitude and amplitude position are determined from scanned values of a digital representation, and fed to a memory with a maximum detector. The intention is to achieve higher precision in the determination of a correlation maximum and its position from the discrete values of the digital representation of a digital correlation signal. The correlation signal, which is determined through scanned values of the digital representation, is interpolated in an interpolator. As the result, the amplitude and amplitude position of the maximum (the peak value) of the interpolated signal, which approximates to the continuous correlation signal, are determined, and made available for exact measurement, refreshing reference images, or controlling servo motors. The method can be applied where an existing correlation result, which is discrete in time or place, is analysed to determine the exact height and position of the correlation maximum. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a method according to the preamble of Claim 1.

Zur Verfolgung von Zielen ist ein Verfahren bekannt (DE 29 39 656 C2), das sich durch ein Zielverfolgungssystem mit einem bilderzeu­ genden Sensor, einem Servosystem zur Sensornachführung und mit einem Korrelationstracker verwirklichen läßt. Bei derartigen bekannten Systemen (vgl. auch DE 28 42 684 A) müssen Meßwerte für den Kontrast eines Zieles und die Form des Maximums der Korrelationsfunktion gewonnen werden.A method for tracking targets is known (DE 29 39 656 C2), which is characterized by a target tracking system with an image sensor, a servo system for sensor tracking and can be realized with a correlation tracker. With such Known systems (see also DE 28 42 684 A) must have measured values for the contrast of a target and the shape of the maximum of Correlation function can be obtained.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für ein kontinuierliches Korrelations­ signal W 1, dessen Amplitude über einer Zeit- oder Ortskoordinate l aufgetragen ist. Die digitale Repräsentation des Signals W 1, die sich aus der Quantisierung der Position und der Amplitude ergibt, führt zu Abtastwerten W 2, mit deren Hilfe das Maximum ρ max der Amplitude und die Position l max des Amplitudenmaximums bestimmt werden können. Diese ermittelten Werte stimmen in der Praxis nur in äußerst seltenen Fällen mit den tatsächlichen Maximums- und Positionswerten max und max überein. Fig. 1 shows an example of a continuous correlation signalW 1whose amplitude is over a time or location coordinatel  is applied. The digital representation of the signalW 1, which results from the quantization of the position and the amplitude leads to SamplesW 2nd, with the help of which the maximumρ Max  the amplitude  and the positionl Max of the amplitude maximum can be determined can. In practice, these values are only correct extremely rare cases with the actual maximum and Position values Max and Max match.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß eine höhere Präzision in der Bestimmung eines Korrelationsmaximums und seiner Position aus den diskreten Werten der digitalen Repräsentation eines kontinuierlichen Korrelationssignals er­ reicht wird.The invention is therefore based on the object, the method to improve the type mentioned in such a way that a higher precision in determining a correlation maximum and its position from the discrete values of the digital Representation of a continuous correlation signal is enough.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Ver­ fahrensmerkmale von Anspruch 1 gelöst.The object is achieved by the characterizing Ver driving characteristics of claim 1 solved.

Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 beschrieben.Embodiments of the method according to the invention are in the Subclaims 2 to 5 described.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich vorteilhafterweise dort anwenden, wo ein zeit- oder ortsdiskret vorliegendes Kor­ relationsergebnis analysiert wird, um die genaue Höhe und Posi­ tion des Korrelationsmaximums zu bestimmen. Ein Vorteil ist auch in einer Verringerung des Amplituden- und Positionsquanti­ sierungsrauschens der digitalen Repräsentation zu sehen.The method according to the invention can be advantageously apply where there is a Correction that is discrete in time or place relation result is analyzed to the exact height and posi determination of the correlation maximum. An advantage is also in a reduction in the amplitude and positional quantum to see the roar of digital representation.

In Fig. 2 ist eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens dargestellt.In Fig. 2, a circuit arrangement for performing the inventive method he is shown.

Ein von einem zeichnerisch nicht dargestellten Sensor abgege­ benes aktuelles digitalisiertes Bildsignal b wird dem ersten Eingang eines Korrelators 1 zugeführt, an dessen zweiten Eingang ein digita­ lisiertes Referenzbild r ansteht. In dem Korrelator 1 wird durch Ver­ gleich des Sensorbildes b mit dem Referenzbild r ein Korrelations­ signal ρ ermittelt, das an einen Speicher mit Maximumdetektor abgegeben wird. Dort wird die Amplitude ρ max und die Amplituden­ lage l max errechnet. Den errechneten Werten entsprechende Signale werden in einem nachgeordneten Interpolator 3 interpo­ liert, an dessen Ausgang die Amplitude ρ int und Amplituden­ lage l int des dem echten Maximum (dem Scheitelwert) des kon­ tinuierlichen Korrelationssignals angenäherten Maximum des interpolierten Signals abgreifbar sind, die für ein Auffrischen der Referenzbilder, aber auch für eine genaue Vermessung oder eine Steuerung von Stellmotoren herangezogen werden können.A given by a sensor, not shown in the drawing current digitized image signalb becomes the first entrance a correlator1 fed, at the second input a digita lized reference imager pending. In the correlator1 is verified by Ver equal to the sensor imageb with the reference picturer a correlation signalρ determined that to a memory with maximum detector  is delivered. There is the amplitudeρ Max and the amplitudes locationl Max calculated. Corresponding to the calculated values Signals are in a downstream interpolator3rd interpo at the output of the amplitudeρ int and amplitudes locationl int of the real maximum (the peak value) of the con maximum correlation signal approximated maximum of interpolated signal are available for a refresh of the reference images, but also for an exact measurement or a control of servomotors can be used.

Zum Auffrischen der in einem Referenzbildspeicher 4 abgelegten Referenzbilder r, die aus den aktuellen Bildern b des bildgeben­ den Sensors abgeleitet werden, ist eine Auffrischsteuereinrich­ tung 6 vorgesehen, die ein Verschiebungssignal δ und zwei Be­ wertungsfaktoren f₁ und f₂ erzeugt. Das Verschiebungssignal δ, durch das für einen oder mehrere Auffrischzyklen bestimmt wird, welche Positionen der Referenzbilder r gegenüber der Positionen der aktuellen Bilder b aufgefrischt werden, wird einer Positions- Verschiebungseinrichtung 5 zugeführt, durch die eine Verschie­ bung der Positionen der aktuellen Bilder b in Bilder b′ gegen­ über den Positionen der Referenzbilder r durchgeführt wird. Die verschobenen aktuellen Bilder b′ werden mit dem Bewertungsfaktor f₁ multipliziert, während die Referenzsignale r mit dem Be­ wertungsfaktor f₂ multipliziert werden, wobei die Bewertungsfaktoren f₁ und f₂ jeweils Werte haben, die zwischen 0 und 1 liegen und deren Summe immer den Wert 1 ergibt. Die multiplizierten Signale werden summiert und ergeben das im Referenzspeicher 4 abgelegte neue ReferenzsignalTo refresh the reference images r stored in a reference image memory 4 , which are derived from the current images b of the imaging sensor, a refresh control device 6 is provided which generates a displacement signal δ and two evaluation factors f ₁ and f ₂. The shift signal δ , by means of which it is determined for one or more refresh cycles which positions of the reference images r are refreshed relative to the positions of the current images b , is fed to a position shifting device 5 , by means of which the positions of the current images b are shifted into images b 'is performed against the positions of the reference images r . The shifted current images b ' are multiplied by the evaluation factor f ₁, while the reference signals r are multiplied by the evaluation factor f ₂, the evaluation factors f ₁ and f ₂ each having values that are between 0 and 1 and the sum of which always the Value 1 results. The multiplied signals are summed and result in the new reference signal stored in the reference memory 4

r′ = f₁ · b′ + f₂ · r mit b′ = b (δ). r ′ = f ₁ · b ′ + f ₂ · r with b ′ = b (δ) .

Claims (5)

1. Verfahren zur Bestimmung der Amplitude und Amplitudenlage des Maximums eines Korrelationssignals aus von einem Korrela­ tor bereitgestellten digitalen Korrelationssignalen, die vorzugs­ weise aus einem Vergleich von aktuelle Szenen wiedergebenden Sensorbildern mit gespeicherten Referenzbildern errechnet werden, wobei die Amplitude und Amplitudenlage aus Abtastwerten einer digitalen Repräsentation ermittelt sowie einem Speicher mit Maximumdetektor zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Abtastwerte der digitalen Repräsentation ermittelte Korrelationssignal in einem Interpolator (3) interpoliert und als Ergebnis die Amplitude und Amplitudenlage des Maximums (des Scheitelwertes) des dem kontinuierlichen Korrelationssignal angenäherten interpolierten Signals ermittelt und für eine genaue Vermessung, ein Auffrischen von Referenzbildern oder eine Steuerung von Stellmotoren bereitgestellt wird.1. Method for determining the amplitude and amplitude position of the maximum of a correlation signal from digital correlation signals provided by a correlator, which are preferably calculated from a comparison of current scenes-reproducing sensor images with stored reference images, the amplitude and amplitude position being determined from samples of a digital representation as well as a memory with maximum detector, characterized in that the correlation signal determined by samples of the digital representation interpolates in an interpolator ( 3 ) and as a result the amplitude and amplitude position of the maximum (the peak value) of the interpolated signal approximated to the continuous correlation signal is determined and for an exact measurement, a refresh of reference images or a control of servomotors is provided. 2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Auffrischen von in einem Re­ ferenzbildspeicher abgelegten Referenzbildern, die aus von einem bildgebenden Sensor aufgenommenen aktuellen Bildern einer Szene abgeleitet und zusammen mit den aktuellen Bildern dem Kor­ relator zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Interpolator (3) bereitgestellten Amplitudenlagen ( int) der Maxima ( int) der interpolierten Korrelations­ signale (3, W 3) sowie die Amplitudenlagen (l max) der Korrela­ tionsmaxima (ρ max) der digitalen Repräsentation einer Auf­ frischsteuereinrichtung (6) zugeführt werden, die zur zyklischen Auffrischung der Referenzbilder zwei Bewertungsfaktoren (f₁, f₂) erzeugt, deren jeweilige Werte zwischen 0 und 1 liegen und deren Summe den Wert 1 ergibt.2. The method according to claim 1 for refreshing in a Re Reference image memory stored reference images from  an imaging sensor recorded current images of a Derived the scene and together with the current pictures the Kor Relator are supplied, characterized in that the of the interpolator (3rd) provided amplitude positions( int) the maxima( int) of the interpolated correlation signals (3rd,W 3rd) and the amplitude positions(l Max) the correla maxima(ρ Max) the digital representation of an up fresh control device (6) are fed to the cyclic Refreshing the reference images two evaluation factors(f₁, f₂) generated, the respective values between 0 and 1 and the sum of which is 1. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Anteil eines aktuellen Bildsignals (b) bestimmende Faktor (f₁) mit den aktuellen Bildsignalen und der den Anteil eines Referenzsignals (r) bestimmende Faktor (f₂) mit den Referenz­ signalen multipliziert werden, und daß die Summe (r′) der multiplizierten Signale als neue Referenzbilder (r) im Refe­ renzbildspeicher (4) gespeichert werden.3. The method according to claim 2, characterized in that the proportion of a current image signal (b) determining factor (f ₁) with the current image signals and the proportion of a reference signal (r) determining factor (f ₂) multiplied by the reference signals are, and that the sum (r ') of the multiplied signals are stored as new reference images ( r) in the reference image memory ( 4 ). 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Auffrischsteuereinrichtung (6) ein Verschiebungs­ signal (δ) bereitgestellt wird, durch das für einen oder mehrere Auffrischzyklen bestimmt wird, in welcher Lage die Referenzbilder (r) gegenüber den Positionen der aktuellen Bilder (b) aufgefrischt werden.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that from the refresh control device ( 6 ) a displacement signal (δ) is provided, by which for one or more refresh cycles is determined in which position the reference images (r) relative to the positions of the current pictures (b) can be refreshed. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschiebungssignal (δ) einer Positions-Verschiebungseinrichtung (5) zugeführt wird, durch die eine Verschiebung der Positionen der aktuellen Bilder (b) durch Interpolation in Bilder (b′) gegenüber den Positionen der Referenzbilder (r) durchgeführt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that the displacement signal (δ) of a position shifting device ( 5 ) is supplied, through which a shift of the positions of the current images (b) by interpolation in images (b ') relative to the positions of the Reference images (r) is carried out.
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