BRPI1105955A2 - Dispositivo de representação do campo periférico bem como um veículo com esse dispositivo de representação do campo periférico e processo para a representação de uma imagem panorâmica - Google Patents

Abstract

Dispositivo de representação do campo periférico bem como um veiculo com esse dispositivo de representação do campo periférico e processo para a representação de uma imagem panorâmica. É provido um dispositivo de representação de campo periférico com ao menos uma fonte de imagem (10, 14, 16, 18; 20, 21, 22, 23); um dispositivo de processamento de sinal de imagem (25) e ao menos um dispositivo de reprodução de imagem (24); sendo que os sinais de entrada (seio, sei4, sei6, sei8, se2o, se21, se22, se23) fornecidos pela fonte de imagem (10, 14,16,18; 20, 21, 22, 23) são aduzidos ao dispositivo de processamento de sinal de imagem (25); sendo que o dispositivo de processamento de sinal de imagem (25) processa os sinais de imagem de entrada (seio, sei4, sei6, seí8; se2o, se2í, se22, se23) a ele aduzidos para sinais de imagem de saida (sa) de uma imagem panorâmica; sendo que os sinais de imagem de saída (sa) são encaminhados do dispositivo de processamento de sinal de imagem (25) ao dispositivo de reprodução de imagem (24) para exibição da imagem panorâmica e sendo que o dispositivo de processamento de sinal de imagem (25) processa de tal maneira os sinais de imagem de entrada (se1,sei4, 5e16, se18; se2o, se2i, se22, se23) que ao menos uma primeira faixa (b1) da imagem panorâmica é reproduzida não distorcida ou deformada em um primeira grau de deformação e ao menos uma segunda faixa (b2l, b2r) da imagem panorâmica é reproduzida deformada em um segundo grau de deformação; e se caracteriza pelo fato de que o dispositivo de processamento de sinal de imagem (25) é de tal maneira executado que a fração das faixas reproduzidas não distorcidas ou deformadas em toda a imagem panorâmica é selecionável variável; que o respectivo grau de deformação das faixas reproduzidas deformadas é selecionável à vontade e que essas variações da faixa reproduzida deformada podem ocorrer durante a operação do dispositivo de representação de campo periférico.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO DE REPRESENTAÇÃO DO CAMPO PERIFÉRICO BEM COMO UM VEÍ- CULO COM ESSE DISPOSITIVO DE REPRESENTAÇÃO DO CAMPO PE- RIFÉRICO E PROCESSO PARA A REPRESENTAÇÃO DE UMA IMAGEM PANORÂMICA".

ÁREA TÉCNICA A presente invenção se refere a um dispositivo de representação de campo periférico bem como a um veículo com esse dispositivo de repre- sentação de campo periférico e a um processo para representação de uma imagem panorâmica.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

No desenvolvimento de sistemas de guia de voo se almeja indi- car de modo sobreposto no cockpit da aeronave informação tática e de na- vegação de uma vista externa sintetizada sobre um dispositivo de reprodu- ção de imagem. Indicações em perspectiva até agora em telas de cockpit se restringem a um recorte limitado do ambiente aéreo em direção de voo. Mas essa estreita faixa angular à frente da aeronave não basta para tarefas do piloto, em que deva monitorar todo o espaço aéreo. Até agora era mostrado ao piloto no dispositivo de reprodução de imagem no cockpit apenas uma faixa de observação situada em um ângulo de imagem relativamente estreito à frente da aeronave.

Esse problema da representação de uma faixa de observação com grande ângulo de imagem em um dispositivo de reprodução de imagem situado no cockpit ocorre não apenas para aviões, mas sim também em ou- tros veículos, por exemplo veículos terrestres ou veículos aquáticos ou tam- bém em dispositivos estacionários.

ESTADO ATUAL DA TÉCNICA

Da US 2009/0309811 A1 é conhecido um sistema de exibição de imagem, em que uma imagem a ser indicada antes da representação é comprimida em um dispositivo indicador disposto na cabeça de um usuário nas faixas de borda da imagem, para que essas faixas de borda, que se si- tuam na faixa visual periférica do usuário, sejam mais fortemente comprimi- das do que a faixa de exibição de imagem central. Essa imagem comprimida na borda é, em seguida, de novo estirada para representação sobre o dispo- sitivo de reprodução de imagem, de modo que a imagem realmente indicada é reproduzida sem distorção por todo o ângulo de imagem, mas possui na borda uma resolução essencialmente menor. Assim deve ser reduzido o número de pixel requerida para a exibição da imagem, com o que a resolu- ção da imagem exibida é adaptada à capacidade visual do observador.

Na faixa de imagem central é assim provida uma elevada reso- lução de imagem, enquanto que a resolução da imagem na faixa visual peri- férica é baixa. O usuário recebe assim na faixa de sua visão central uma imagem de alta resolução aumentada, ao passo que a resolução da imagem a ele exibida diminui para as faixas de borda da imagem. Mas também se menciona que a etapa da nova estiragem pode ser dispensada.

Da US 5,495,576 A é conhecido gerar de uma pluralidade de dados de sensor (p.ex. radar, câmera), que são detectados simultaneamente por todos os lados de um objeto tridimensional, uma imagem virtual, que é exibida ao usuário sobre um dispositivo de exibição.

Da US 2007/0097206 A1 é conhecido um sistema de câmera panorâmica, que consiste em uma pluralidade de unidades de câmera dis- postas em um veículo, que ficam alinhadas respectivamente a distintas dire- ções de vista em torno do veículo. Dos dados de imagem captados dessas câmeras é obtida uma imagem panorâmica, que é reproduzida em um dis- positivo de exibição e possibilita uma visão de 360 graus em torno do veícu- lo.

APRESENTAÇÃO DA INVENÇÃO

Constitui, portanto, objetivo da j presente invenção indicar um dispositivo de representação do campo periférico, por meio do qual seja possível ao usuário ver em um dispositivo de reprodução de imagem uma faixa de observação sob um grande ângulo de imagem, sem que distorções da imagem exibida prejudiquem a capacidade de percepção do usuário com relação à situação. Além disso, constitui objetivo da presente invenção indi- car um veículo com um tal dispositivo de representação de campo periférico bem como um processo para representação de uma imagem panorâmica. A parte do objetivo concernente ao dispositivo de representação de campo periférico é atingida pelo dispositivo de representação de campo periférico com as características da reivindicação 1.

Para tanto, o dispositivo de representação de campo periférico é provido de ao menos uma fonte de imagem; de um dispositivo de processa- mento de sinal de imagem e de ao menos um dispositivo de reprodução de imagem; sendo que os sinais de entrada fornecidos pela fonte de imagem são aduzidos a um dispositivo de processamento de sinal de imagem; sendo que o dispositivo de processamento de sinal de imagem processa os sinais de imagem de entrada a ele aduzidos para sinais de imagem de saída de uma imagem panorâmica; sendo que os sinais de imagem de saída são en- caminhados pelo dispositivo de processamento de sinal de imagem ao dis- positivo de reprodução de imagem para exibição da imagem panorâmica e sendo que o dispositivo de processamento de imagem processa de tal ma- neira os sinais de imagem de entrada que ao menos uma primeira faixa da imagem panorâmica é reproduzida não distorcida ou deformada em um pri- meiro grau de deformação e ao menos uma segunda faixa da imagem pano- râmica é reproduzida deformada em um segundo grau de deformação. O dispositivo de processamento de sinal de imagem é então de tal maneira executado que a fração das faixas reproduzidas não distorcidas ou deforma- das na imagem panorâmica total é selecionada variável; que o respectivo grau de deformação das faixas reproduzidas deformadas é selecionável à vontade, e que essas alterações das faixas reproduzidas deformadas podem ocorrer durante a operação do dispositivo de representação de campo peri- férico.

VANTAGENS O dispositivo de processamento de sinal de imagem no disposi- tivo de representação de campo periférico segundo a invenção permite pre- parar de tal maneira a informação de imagem produzida por uma fonte de imagem ou por várias fontes de imagem, que é aduzida ao dispositivo de processamento de sinal de imagem como sinais de imagem de entrada, de tal maneira que a compressão horizontal e/ou vertical do ângulo de imagem, que é coberto pela fonte de imagem ou pelas fontes de imagem, em um ân- gulo de imagem, que corresponde ao ângulo de visual do usuário no disposi- tivo de reprodução de imagem, não é deformado por toda a área da imagem panorâmica exibida no dispositivo de reprodução de imagem com o mesmo grau de deformação, mas sim com distintos graus de deformação horizontais e/ou verticais.

Um caso especialmente vantajoso é dado então quando ocorre uma deformação apenas em uma parte da imagem panorâmica, enquanto que uma outra parte da imagem panorâmica* que via de regra corresponde à direção de vista principal do usuário, em que o usuário deve poder ver sem distorção e identificar objetos, é reproduzida sem distorção.

Dessa maneira, é possível que o usuário, por exemplo o condu- tor do veículo ou da aeronave, receba a faixa de seu campo de visão reque- rida para o controle do veículo ou da aeronave corretamente exibida pelo dispositivo de reprodução de imagem; que, de outro lado, contudo, também uma faixa possa ser vista lateralmente bem como eventualmente acima e abaixo dessa direção de vista principal no dispositivo de reprodução de ima- gem, de fato deformada, portanto distorcida, mas em que o usuário possa ter percepções que ocorram fora de seu campo de visão natural.

Enquanto que no estado atual da técnica a reprodução não dis- torcida sempre é limitada ao ângulo de visão central do usuário e as frações de imagem deformadas são previstas na faixa de borda periférica, a fração da segunda faixa reproduzida deformada no fispositivo de representação de campo periférico segundo a invenção é variável e, além disso, o grau de de- formação da segunda faixa pode ser selecionada à vontade. Essas varia- ções da segunda faixa reproduzida deformada podem ocorrer à vontade du- rante a operação do dispositivo de representação de campo periférico.

Essa variabilidade, que é conhecida do estado atual da técnica, possibilita que ou o próprio usuário selecione a fração da faixa deformada e o grau de deformação ou que, por exemplo, quando de um perigo iminente em uma determinada direção (por exemplo de um foguete voando para uma aeronave, que seja detectado por um sensor próprio da aeronave), automa- ticamente a faixa de perigo seja reproduzida não distorcida sobre o dispositi- vo de reprodução de imagem, mesmo que essa faixa de perigo se encontre em uma segunda faixa da imagem panorâmica reproduzida previamente de- formada.

De preferência, o dispositivo de processamento de sinal de ima- gem é de tal maneira executado que ao menos uma outra faixa da imagem panorâmica pode ser reproduzida com um òutro grau de deformação diver- gente do primeiro e do segundo grau de deformação. Essa forma de execu- ção permite deformar a imagem panorâmica por faixas, à vontade, com dis- tintos graus de deformação. Por exemplo, para uma situação de comando atual faixas menos importantes da imagem panorâmica podem ser reprodu- zidas acentuadamente deformadas e faixas importantes para a situação de comando atual reproduzidas menos acentuadamente deformadas ou até mesmo não distorcidas. A seleção dessas faixas pode ser feita quer manu- almente pelo operador ou automaticamente por um correspondente disposi- tivo auxiliar de navegação ou condução de veículo. A seleção das faixas a serem deformadas e a seleção do grau de deformação a ser associada a uma respectiva faixa ocorre durante o tempo de curso, de modo que em ca- da situação de comando pode ser manualmente ou automaticamente ajusta- da uma representação individual da imagem ipanorâmica.

Em outra configuração vantajosa, o ângulo visual corresponden- te a uma faixa reproduzida não distorcida bu deformada é selecionável à vontade em um plano horizontal entre 0 graus e 360 graus e também o ân- gulo visual correspondente a uma faixa reproduzida não distorcida ou defor- mada é selecionável à vontade entre o ângulo visual Nadir de -90 graus e um ângulo visual Zenith de +90 graus. Des$a maneira pode ser encontrada uma seleção à vontade da faixa angular visual a ser deformada e exibida na tela de imagem panorâmica da faixa visual Completa, envolvendo o usuário ou a respectiva posição de sensor.

De preferência é prevista uma pluralidade de fontes de imagem, sendo que as direções de vista das fontes de imagem estão alinhadas em distintas direções, de preferência a partir |de um operador observando o campo periférico. Dessa maneira, pode ser cooerto um ângulo de observa- ção muito grande pelo dispositivo de representação de campo periférico.

Em uma forma de execução preferida, ao menos uma das fontes de imagem apresenta um dispositivo de processamento de dados, que é executado para transmitir dados de imagem de um modelo topográfico digital memorizado como sinais de imagem ao dispositivo de processamento de sinal de imagem. Essa alimentação de dados de imagem de um modelo to- pográfico digital memorizado como reprodução fiel à realidade de uma vista virtual em uma determinada direção de vist^ pode ocorrer sem hardware de fontes de imagem adicional por meio de um computador. O emprego de da- dos de um modelo topográfico digitai como sinais de imagem apresenta múl- tiplas vantagens em comparação com a obtenção de sinais de imagem por meio de sensores em tempo real. Os dados memorizados em um modelo topográfico digital podem ser essencialmente mais precisos, pois podem ser obtidos por exemplo com métodos de medição mais dispendiosas do que é possível em tempo real com meios a bordo. Ademais, o emprego de dados de imagem de um modelo topográfico digital memorizado é independente da meteorologia. Os dados do modelo topográfico tampouco estão sujeitos a um sombreamento, como pode ser ocaso quando de uma obtenção de da- dos por meio de sensores em tempo real, por exemplo por estruturas topo- gráficas na área a ser detectada por um sensor de imagem. Enquanto que sensores para a obtenção de dados de imagem em tempo real estão sujeitos a uma limitação de raio de alcance, quandd do emprego de dados de ima- gem de um modelo topográfico digital memorizado não há restrições de raio de alcance, na medida em que o usuário se move no modelo topográfico memorizado. Outra vantagem importante doi emprego de dados de imagem de um modelo topográfico digital memorizadb em comparação com uma ob- tenção de dados de imagem por meio de sensores ativos, portanto irradian- do um sinal, é o fato de que o acesso aos dados de imagem do modelo to- pográfico digital memorizado ocorre "silenciosamente", o que é especiaímen- te importante no caso de emprego militar, pára impedir que o usuário se dei- xe identificar pela irradiação de um sinal de um sensor ativo.

De preferência, ao menos uma das fontes de imagem é formada de ao menos um sensor, que é executado para detectar objetos em aproxi- mação e transmitir dados de posição do objeto resultantes da detecção co- mo sinais de imagem ao dispositivo de processamento de sinal de imagem.

Com essa variante, sensores, que detectam por exemplo objetos se aproxi- mando em voo na luz não visível (sensores de radar ou infravermelho), po- dem ser integrados em um sistema total consistindo em várias fontes de i- magem. Especialmente então, quando esses sinais de sensor são sobrepos- tos a um modelo topográfico digital, com obtenção das vantagens já mencio- nadas do modelo topográfico digital pode ocorrer uma confiável representa- ção de um objeto se aproximando do operador no dispositivo de reprodução de imagem.

Em outra forma de execução preferida, ao menos uma das fon- tes de imagem é formada por um dispositivo de detecção de imagem, por exemplo uma câmara de vídeo. Essa variante é especialmente apropriada quando a faixa situada na direção de vista do observador, por exemplo um segmento de trecho situado à frente de um veículo, deva ser integrado como imagem ao vivo na imagem panorâmica produzida para a exibição no dispo- sitivo de reprodução de imagem.

As direções de vista das fontes de imagem são então de prefe- rência de tal maneira alinhadas que as fontes de imagem ao menos em um primeiro plano detectam informações de imagem de um campo visual com um ângulo de imagem de mais de 120 graus, de preferência mais de 180 graus, ainda de preferência de 360 graus. A extensão horizontal do campo visual detectado por ambos os olhos humanos chega até cerca de 180 graus, sendo que a percepção é então, no entanto, reduzida para borda ex- terior em objetos em movimento e não mais; é possível uma concreta identifi- cação de objeto na faixa de borda do campo visual. O dispositivo de repre- sentação de campo periférico segundo a invenção já fornece então um ga- nho de informação nitidamente aumentado,! quando o campo visual horizon- tal, que é coberto pelas fontes de imagem ou pela fonte de imagem, importa entre 120 graus e 180 graus, pois o operador pode não apenas perceber com base no movimento, mas sim também registrar e eventualmente identi- ficar no dispositivo de reprodução de imagem objetos situados também nas faixas de borda de seu campo visual. É particularmente vantajoso quando a faixa da imagem panorâ- mica, que corresponde à direção visual do operador, é reproduzida não dis- torcida. Isso possibilita ao operador poder ver sempre nitidamente e sem distorção a faixa importante para a informação.

De preferência, o dispositivo de processamento de sinal de ima- gem recebe informação sobre a atual direção visual do operador, de modo que a faixa da imagem panorâmica reproduzida não distorcida corresponde à direção visual atual do operador, mesmo quando este se move e então altera sua direção visual. Uma tal adaptação automática da faixa reproduzida não distorcida à direção visual atual do operador possibilita migrar a faixa reproduzida não distorcida da imagem panorâmica exibida sobre o dispositi- vo de reprodução de imagem, quando o operador altera sua direção visual.

Assim pode ser obtido que nem todo o ângulo visual, que corresponde ao campo visual natural do operador, precise ser reproduzido não distorcido, mas sim que apenas um estreito ângulo visual central do dispositivo de re- produção de imagem precise ser reproduzido não distorcido.

Mas também é vantajoso que o operador possa de tal maneira influenciar o dispositivo de processamento de sinal de imagem que possa selecionar faixas da imagem panorâmica a ele exibida no dispositivo de re- produção de imagem, que devam ser reproduzidas não distorcidas. Dessa maneira é possível que o operador possa ver não distorcido um objeto reve- lado na faixa lateral, reproduzida em si distorcida, da imagem panorâmica por prolongamento da faixa reproduzida não distorcida da imagem panorâ- mica ou por provisão de uma faixa adicional reproduzida não distorcida.

Vantajosamente, o dispositivo de representação de campo peri- férica é parte de um veículo, especialmente de uma aeronave, e a fonte de imagem está ou as fontes de imagem estãoldispostos no veículo e fornecem de preferência uma representação ao menos semicircular ou plenamente circular a partir do veículo. Essa forma de configuração do dispositivo de re- presentação de campo periférico segundo a invenção é particularmente van- tajosa na aplicação relativamente pequena para muitas áreas de emprego, em que o que ocorre nos segmentos laterais do campo periférico natural de um condutor de veículo pode ser significativo, pois assim resulta um ganho sensível de informação. De preferência, a faixa não distorcida da imagem panorâmica reproduz um setor de imagem situado na direção de marcha.

Isso possibilita ao condutor do veículo controlar o veículo também exclusi- vamente com base na imagem panorâmica exibida no dispositivo de repro- dução de imagem, o que por exemplo é de grande vantagem em veículos blindados ou também em veículos telecomandados, em que o condutor do veículo e o dispositivo de reprodução de imagem se encontram fora do veí- culo.

Em outra forma de execução preferida, a deformação da repro- dução da imagem aumenta da faixa da imagem panorâmica reproduzida não distorcida para seus lados. Assim, a faixa da imagem panorâmica, que é menos relevante para a atual direção visual principal, ocupa menos espaço no dispositivo de reprodução de imagem, de modo que o espaço restante pode ser melhor utilizado para as faixas da imagem panorâmica reproduzi- das menos distorcidas ou não distorcidas.

Uma aplicação particularmente vantajosa do dispositivo de re- presentação de campo periférico conforme a presente invenção ocorre em um veículo, especialmente uma aeronave, que é equipada com o dispositivo de representação de campo periférico segundo a invenção, que pode apre- sentar igualmente as configurações vantajosas anteriormente mencionadas. A aplicação do dispositivo de representação de campo periférica ocorre de modo especialmente vantajoso quando se trata no veículo de um veículo não tripulado, por exemplo uma aeronave não tripulada. Nesse caso, o dispositivo de reprodução de imagem é previsto em uma unidade de tele- comando prevista fora do veículo. O dispositivo de processamento de sinal de imagem pode estar previsto no veículo ou na unidade de telecomando.

Os correspondentes sinais de imagem são transmitidos de preferência sem fio entre o veículo e a unidade de telecomando. A parte do objetivo dirigida ao processo é alcançada pelo pro- cesso indicado na reivindicação 16 para a representação de uma imagem panorâmica para um operador em um dispositivo de reprodução de imagem ' de um dispositivo de representação de campo periférico. Esse processo a- presenta as seguintes etapas: Disponibilização de sinais de imagem de entrada, que são forne- cidos por ao menos uma fonte de imagem;

Processamento dos sinais de imagem de entrada para sinais de imagem de saída para a imagem panorâmica de tal maneira que ao menos uma primeira faixa da imagem panorâmica © não distorcida ou deformada em um primeiro grau de deformação e ao menos uma segunda faixa da ima- gem panorâmica é deformada em um segundo grau de deformação;

Encaminhamento dos sinais de imagem de saída ao dispositivo de reprodução de imagem e Exibição da imagem panorâmica no dispositivo de reprodução de imagem, sendo que o respectivo grau dè deformação das faixas reprodu- zidas deformadas é respectiva mente seledionável individualmente de modo variável à vontade.

Pelo processamento dos sinais de imagem de entrada conforme o processo segundo a invenção se consegue que dos sinais de imagem de entrada obtidos da fonte de imagem ou das fontes de imagem sejam produ- zidos sinais de imagem de saída, que exibem no dispositivo de reprodução de imagem uma imagem panorâmica, que iem distintas faixas é reproduzida de modo distintamente distorcido, sendo que as distorções, especialmente deformações, podem ser ajustadas em uma ou duas dimensões durante a exibição, portanto, à vontade pelo decurso.

Em uma execução vantajosa desse processo, um operador pode selecionar onde na imagem panorâmica dèva ocorrer uma reprodução não distorcida ou distorcida. Isso pode ocorrer de tal maneira que o operador toque essa faixa a ser reproduzida não distorcida ou distorcida no dispositivo de reprodução de imagem configurado como tela sensível ao toque ou o o- perador pode, por meios de comando em si conhecidos, posicionar no dis- positivo de reprodução de imagem um cursor no local desejado, em que de- va ocorrer a reprodução de imagem não distorcida ou distorcida.

Alternativamente ou adicionalmente pode também ser previsto que, com base em um objeto ou evento automaticamente detectado, ocorra uma determinação automática de uma faixa a ser reproduzida não distorcida ou menos distorcida da imagem panorâmica exibida no dispositivo de repro- dução de imagem. Assim, por exemplo, quando um sensor detecta um obje- to se aproximando de uma determinada direção, a faixa, em que esse objeto se encontra, pode ser reproduzida automaticamente não distorcida ou me- nos distorcida sobre o dispositivo de reprodução de imagem.

Exemplos de execução preferidos da invenção dom detalhes de configuração adicionais e outras vantagens serão detalhadamente descritos e explicados a seguir com referência aos desenhos em apenso.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Mostram: Figura 1 uma aeronave com um dispositivo de representação de campo periférico segundo a invenção;

Figura 2 uma representação esquemática das partes integrantes de um dispositivo de representação de campo periférico conforme Figura 1;

Figura 3 um veículo blindado com um dispositivo de representa- ção de campo periférico segundo a invenção;

Figura 4 uma representação esquemática das partes integran- tes de um dispositivo de representação de campo periférico conforme Figura 3;

Figura 5um exemplo de um ampliação de campo visual clássica;

Figura 6um exemplo de uma ampliação de campo visual com uma faixa não distorcida, prevista conforme a invenção.

APRESENTAÇÃO DE EXEMPLOS DE EXÉCÜCÃO PREFERIDOS

Na Figura 1 está representada uma aeronave 1, que é equipada com o dispositivo de representação de campo periférico 2 segundo a inven- ção. Para tanto, a aeronave 1 apresenta uma pluralidade de fontes de ima- gem. Na Figura 1 podem ser vistos também o cockpit 11 da aeronave 1 bem como o condutor da aeronave 12 como operador para o dispositivo de repre- sentação de campo periférico 2, sendo que no cockpit 11 está esquemati- camente mostrado um dispositivo de reprodução de imagem 24 do dispositi- vo de representação de campo periférico 2.

Como primeira fonte de imagem está previsto um modelo topo- gráfico digital do campo periférico, armazenado em uma memória de dados 10' de um computador 10 (Figura 2), em que se encontra atualmente a aero- nave. A imagem virtual fornecida por essa fonte de imagem sintética se es- tende em um ângulo de imagem horizontal de a = 360° em torno da aerona- ve. A vista externa sintética é produzida em um ou vários modelos topográfi- cos digitais depositados na memória 10' do| computador 10. Para tanto, uma câmera virtual de um programa de produção de imagem rodando no compu- tador "filma" um modelo topográfico digital, ipara produzir uma imagem dinâ- mica computadorizada, cujos dados de imagem são transmitidos como si- nais de imagem de entrada Seio por um conduto de dados 10" ao dispositivo de processamento de sinal de imagem 25. como se pode ver na Figura 2. O dispositivo de processamento de sinal de imagem 25 forma, de maneira a ser ainda descrita abaixo, um sinal de imagem de saída SA , que é encaminhado por um conduto de dados 26 ao dispositivo de reprodu- ção de imagem 24 e ali exibido como imagem panorâmica 24'. Assim, o campo periférico, enquanto a aeronave se move pelo campo periférico, é representado como vista externa em perspectiva sintética no dispositivo de reprodução de imagem. Essa vista externa sintética pode ser completada em seu teor por outras fontes de informação ou sobreposta total ou parcial- mente por outros teores de imagem.

Como outra fonte de imagem, a aeronave é provida de ao me- nos um dispositivo de detecção de imagem: ί 4, que apresenta como sensor emissor de imagem um sensor de detecção de imagem 14', que é formado por exemplo de uma câmera óptica ou dé uma câmera de infravermelho.

Esse sensor emissor de imagem detecta no exemplo mostrado um setor de imagem muito estreito, situado em direção jde voo, de + / -10 ° com relação ao eixo longitudinal da aeronave, portanto um ângulo de imagem horizontal de β = 20 °. Os sinais de imagem Sei4 fornecidos por esse sensor emissor de imagem são aduzidos através de um conduto de dados 14" ao dispositivo de processamento de sinal de imagem 25 e integrados por ele como imagem real do campo periférico à imagem panorâmica.

Como fonte de imagem é previsto ainda um dispositivo de identi- ficação de objeto 16 com um ou vários sensores de rastreamento 16', que podem identificar os objetos e transmitir informação sobre esses objetos.

Esses sensores de rastreamento são por exemplo sensores de rastreamento de infravermelho, sensores de rastreamento de radar, sensores IFF (Identifi- cation fríend/foe) ou assim chamados sensores ELS (Emitter-Locator- System), que podem localizar uma estação de radar, que emita uma raio de busca de radar. Esses sensores de rastreamento podem identificar objetos em uma faixa angular posicionada em direção de voo de + / - 70 °, portanto em uma faixa angular horizontal de y = 140 °, e fornecer distinta informação sobre esses objetos, como por exemplo sua posição, velocidade ou direção de movimento. Essa informação é transmitida por um conduto de dados 16" como sinal de imagem de entrada SEie ao dispositivo der processamento de sinal de imagem e por ele integrada à imagem panorâmica exibida no dispo- sitivo de reprodução de imagem. Assim, a vista da imagem e adicionalmente enriquecida em informação. O operador não precisa, nesse caso, detectar ele próprio o objeto, mas sim a presença de um objeto bem como suas pro- priedades são exibidas ao operador no dispositivo de reprodução de imagem 25 por símbolo correspondente.

Finalmente, também informação de monitoramento recebida a- través de rádio de dados por meio de um receptor 18 formando a fonte de imagem e uma antena 18' pode ser transmitida como sinais de imagem de entrada Seis por um conduto de dados 18" ao dispositivo de processamento de sinal de imagem 25. Essa informação de monitoramento é enviada por exemplo por uma estação de radar no solo ou por outras aeronaves de re- conhecimento (p.ex. AWACS) e representa um sinal de "track-reporting", que resulta do monitoramento de todo o campo periférico da aeronave 1 sob um ângulo de imagem horizontal de δ = 360 ° . Essa informação de monitora- mento proveniente de outras fontes de informação é assim aduzida ao dis- positivo de processamento de sinal de imagem 25 e por ele, de maneira a- propriada, por exemplo como representação de símbolo, integrada à imagem panorâmica exibida no dispositivo de reprodução de imagem da vista exter- na por exemplo em parte sintética e em parte real.

Por conseguinte, na vista externa sintética produzida pelo mode- lo topográfico digital pode ser integrada informação de imagem adicional de outras fontes de imagem ou fontes de informação distintas, como por exem- plo câmeras ópticas ou câmeras de infravermelho ou também sinais de ima- gem produzidos por outros processos, como um radar emissor de imaaem. O campo periférico real detectado pelos sensores emissores de imagem das fontes de imagem é então reproduzido no dispositivo de reprodução de ima- gem. Essa reprodução do campo periférico real pode ser exibida então na faixa angular correspondente à direção visual do sensor em questão em lu- gar da ou adicionalmente à vista externa do modelo topográfico digital. A Figura 3 mostra uma aplicação alternativa do dispositivo de representação 2 de campo periférico segundo a invenção em um veículo 1' blindado. Esse veículo 1' apresenta quatro dispositivos de detecção de ima- gem 20, 21, 22, 23 como fontes de imagem, por exemplo câmeras operando na luz visível. Mas também, alternativamente ou adícionalmente, podem ser previstos dispositivos de detecção de imagem, que operam em faixas longi- tudinais de onda, que se situam fora da luz; visível, por exemplo na faixa de infravermelho.

Um primeiro dispositivo de detecção de imagem 20 está dirigido para a frente em direção de marca e possui uma faixa de detecção de ima- gem com um ângulo visual horizontal oçide 60°. No veículo está instalado um dispositivo de detecção de imagem 21 dirigido para trás com um ângulo de imagem horizontal a2de 90°. Adicionalmente, no veículo 1' estão respecti- vamente previstos dispositivos de detecção 22, 23 dirigidos para o lado es- querdo e direito, os quais cobrem respectivamente um ângulo visual horizon- tal a3i a4de 120°. Dessa maneira, com os quatro dispositivos de detecção de imagem 20, 21, 22, 23 é possível uma vista a toda volta em tomo do veículo V.

Na Figura 4 está mostrada esquematicamente a estrutura do dispositivo de representação de campo periférico 2 para esse caso de apli- cação. Os dispositivos de detecção de imagem 20, 21, 22, 23 são providos respectivamente de um sensor de detecção ae imagem 20', 21', 22', 23' ca- da, que produz dados de imagem eletrônicos de uma imagem obtida optica- mente. Esses dados de imagem produzidos! em cada um dos dispositivos de detecção de imagem 20, 21, 22, 23 são encaminhados como sinais de ima- gem SE2o, SE21, Se22, Se23 por correspondentes condutos de dados 20", 21", 22", 23" do respectivo dispositivo de detecção de imagem 20, 21, 22, 23 pa- ra o dispositivo de processamento de sinal de imagem 25. A seguir será explicado o modo de operação do dispositivo de representação de campo periférico segundo a invenção com base em ambos os exemplos anteriormente descritos.

No dispositivo de processamento de sinal de imagem 25 são processados os sinais de imagem de entrada Seio, Seu, Sei6, Seis ou Se2o, Se2i, Se22, Se23 o da informação de imagem neles contida é formada uma informação de imagem global, em que a informação de imagem fornecida pelas distintas fontes de imagem 10, 14, 16, 18 ou 20, 21, 22, 23 é juntada para uma imagem global como imagem panorâmica. Essa informação de imagem global é então submetida a um processamento de imagem descrito a seguir e encaminhada como sinal de imagem de saída Sa por outro condu- to de dados de imagem 26 do dispositivo de processamento de imagem 25 ao dispositivo de reprodução de imagem 24, que pode ser formado por e- xemplo de uma tela panorâmica.

Devido à ampliação do campo visual para o operador (p.ex.: o condutor da aeronave ou o condutor do veículo) 12 que assim ocorre há ini- cialmente uma deformação do campo visual exibido no dispositivo de repro- dução de imagem, como mostrado nas figuras 5A a 5C com base em outro exemplo. A Figura 5B mostra a representação esquemática do campo vi- suai oferecido ao operador, por exemplo o condutor da aeronave em sua visão em direção de voo, com um ângulo visual horizontal de cerca de 50°.

Sendo esse campo visual representado no dispositivo de representação de imagem 24, então resulta a representação não distorcida conforme Figura 5B. Esse campo visual corresponde ao ângulo visual βι na Figura 5A.

Sendo então o campo visual aumentado pelo dispositivo de re- presentação de campo visual segundo a invenção, o que é representado simbolicamente pelo ângulo visual horizontal β2 na Figura 5A, e sendo esse campo visual maior representado no mesmo dispositivo de representação de imagem, como mostrado na Figura 5C, resulta então uma deformação hori- zontal de toda a reprodução.

Essa deformação horizontal é então novamente ampliada no dispositivo de processamento de imagem 25 em seguida em uma faixa mé- dia, que corresponde à visão do condutor da aeronave 12 em direção de voo, de modo que na faixa central Bi, que se estende no exemplo mostrado na Figura 6A a 6C por um ângulo visual horizontal β3 de cerca de 20° (Figura 6A) , ocorre uma representação não distorcida no dispositivo de reprodução de imagem 24 (Figura 6C). As segundas faixas B2l e B2r restantes, se es- tendendo da faixa central Bi para a borda são reproduzidas em direção hori- zontal na Figura 6Β mais acentuadamente deformadas do que é o caso na deformação uniforme, mostrada na Figura 6B, por todo o campo visual.

Dessa maneira, com o dispositivo de representação de campo periférico segundo a invenção é produzido, de um lado, um aumento do campo visual; de outro lado, pela ampliação na faixa central do campo visu- al, portanto em direção de visão V do condutor do veículo ou aeronave, se obtém uma reprodução conforme a realidade, de modo que o conduto do veículo ou aeronave 12 pode realizar sua função de condução irrestritamen- te.

A informação adicional, presente nas faixas de borda B2L e B2R deformadas, pode ser utilizada pelo condutor do veículo ou aeronave 12 pa- ra o planejamento da roda ou monitoramento da rota. Caso, como por e- xemplo em uma aeronave de combate, o monitoramento de todo o campo periférico à volta da aeronave é necessário, então a representação no dispo- sitivo de reprodução de imagem 24 pode abranger uma faixa angular de +180° a -180°, como mostrado no exemplo da Figura 1. Nesse caso, distin- tas faixas da imagem panorâmica 24' representada no dispositivo de repro- dução de imagem 24 podem ser deformadas com intensidade distinta. As- sim, por exemplo, a faixa central B-ι, em que é reproduzida a imagem real captada pela câmera, é reproduzida não distorcida. As faixas laterais até cerca de +90° que se seguem em um lado e -90° no outro lado, em que a informação "tracking" pode ser convertida em uma imagem periférica virtual, podem ser menos intensamente deformadas do que as faixas de borda late- rais mais exteriores, mais acentuadamente deformadas, entre -90° e -180° ou +90° e +180°, em que é exibida a imagem de campo periférico virtual.

Essa forte deformação nessa faixa mal prejudica a função de monitoramen- to. A ampliação do campo visual exibido no dispositivo de reprodu- ção de imagem 24, quando de uma projeção central sobre uma tela plana, leva a distorções. Por isso, é vantajoso que no dispositivo de processamento de sinal de imagem inicialmente seja realizada por cálculo uma projeção central em uma área esférica e, quando os dados dessa reprodução esféri- ca, em seguida, como desenvolvimento da área de projeção esférica sobre uma área de projeção plana, são convertidos em dados de imagem da área de projeção plana e, em seguida, deformados para o tamanho da tela do dispositivo de reprodução de imagem 24. Essa modalidade de procedimento pode ser realizada tanto no plano horizontal, como também - alternativa- mente ou adicionalmente - no plano vertical. A exibição assim gerada resulta por uma projeção concêntrica do espaço aéreo sobre uma área de projeção esférica. A esfera é desenvol- vida na área de representação plana da tela; de modo que as linhas de igual elevação e igual azimute produzem uma rede de grade ortogonal. A altera- ção desse ângulo pode ocorrer durante a operação.

Além disso é possível prover uma fração variável dessa vista ex- terna em perspectiva deformada de um grau de deformação selecionável à vontade. A exibição restante é então adaptada em correspondência à sua deformação, para reproduzir ainda o recorte desejado do espaço aéreo. As- sim, por exemplo, o recorte de imagem em direção de voo pode ser repre- sentado não deformado e conforme à realidade, enquanto que a representa- ção restante continua deformada. O condutor da aeronave tem a possibilida- de de selecionar um recorte do tamanho desejado do espaço aéreo periféri- co e fazê-lo exibir em perspectiva. Assim, a captação de informação de táti- ca e navegação relevante com relação à eficiência de trabalho e à eficácia de trabalho pode ser otimizada, a carga de trabalho reduzida e a capacidade de condutor de aeronave e do sistema total acrescida. O operador (condutor da aeronave ou do veículo) tem a possibi- lidade de fazer representar diversos recortes da vista externa sintética com deformação de distinta intensidade. Por exemplo, quando da observação de diversas faixas do espaço aéreo para o condutor da aeronave são relevantes diversas funções. Pela distinta deformação de diversas faixas de imagem a vista externa artificial pode ser adaptada às distintas funções. Por exemplo, uma representação conforme a realidade em direção de voo serve à função de condução do voo, uma moderada deformação da representação até hori- zontalmente +/-90° do plano de rota e uma forte deformação do espaço aé- reo traseiro não prejudicam a função de monitoramento.

Referências nas reivindicações, na descrição e nos desenhos servem apenas para melhor compreensão da invenção e não devem restrin- gir a extensão de proteção.

Claims (16)

1. Dispositivo de representação de campo periférico com ao menos uma fonte de imagem (10, 14, 16, 18; 20, 21, 22, 23); um dispositivo de processamento de sinal de imagem (25) e ao menos um dispositivo de reprodução de imagem (24); sendo que os sinais de entrada (SEio, SEi4, SE16, SEi8; SE2o, Se2i, SE22, SE23) fornecidos pela fonte de imagem (10, 14, 16, 18; 20, 21, 22, 23) são aduzidos ao dispositivo de processamento de sinal de imagem (25); sendo que o dispositivo de processamento de sinal de ima- gem (25) processa os sinais de imagem de entrada (SEi0, SE14, SE16, SEis; SE2o, SE2i, SE22, SE23) a ele aduzidos para sinais de imagem de saída (SA) de uma imagem panorâmica; sendo que os sinais de imagem de saída (SA) são encami- nhados do dispositivo de processamento de sinal de imagem (25) ao disposi- tivo de reprodução de imagem (24) para exibição da imagem panorâmica e sendo que o dispositivo de processamento de sinal de ima- gem (25) processa de tal maneira os sinais de imagem de entrada (SEio. SE14, SE16, SE18; SE20, SE2i, SE22, SE23) que ao menos uma primeira faixa (Bi) da imagem panorâmica é reproduzida não distorcida ou deformada em um primeira grau de deformação e ao menos uma segunda faixa (B2L, B2R) da imagem panorâmica é reproduzida deformada em um segundo grau de de- formação; caracterizado pelo fato de que o dispositivo de processamento de sinal de imagem (25) é de tal maneira executado que a fração das faixas reproduzidas não distorcidas ou de- formadas em toda a imagem panorâmica é selecionável variável; que o respectivo grau de deformação das faixas reproduzi- das deformadas é selecionável à vontade e essas variações da faixa reproduzida deformada podem o- correr durante a operação do dispositivo de representação de campo perifé- rico.

2. Dispositivo de representação de campo periférico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de processamento de sinal de imagem (25) é de tal maneira executado que ao menos uma outra faixa da imagem panorâmica pode ser reproduzida com um outro grau de deformação divergente do pri- meiro e do segundo grau de deformação.

3. Dispositivo de representação de campo periférico de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado peio fato de que - o ângulo visual correspondente a uma faixa reproduzida não distorcida ou deformada é selecionável à vontade em um plano horizontal entre 0o e 360° e - o ângulo visual correspondente a uma faixa reproduzida não distorcida ou deformada é selecionável à vontade em um plano vertical en- tre -90° e +90° .

4. Dispositivo de representação de campo periférico de acordo com a reivindicação 1,2 ou 3, caracterizado pelo fato de aue está prevista uma pluralidade de fontes de imagem (10, 14, 16, 18; 20, 21, 22, 23), sendo que as direções de visão das fontes de imagem, de preferência a partir de um operador (12) observando o campo periférico, são alinhadas em torno do operador (12).

5. Dispositivo de representação de campo periférico de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ao menos uma das fontes de imagem (10) apresenta um disposi- tivo de processamento de dados, que é executado para transmitir dados de imagem de um modelo topográfico digital como sinais de imagem (SEio) ao dispositivo de processamento de sinal de imagem (25).

6. Dispositivo de representação de campo periférico de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ao menos uma das fontes de imagem (16) é formada por ao me- nos um sensor, que é executado para detectar objetos em aproximação e transmitir dados de posição do objeto, resultantes da detecção, como sinais de imagem (SE16) ao dispositivo de processamento de sinal de imagem (25).

7. Dispositivo de representação de campo periférico de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ao menos uma das fontes de imagem (14; 20, 21, 22, 23) é for- mada por um dispositivo de detecção de imagem.

8. Dispositivo de representação de campo periférico de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as direções visuais das fontes de imagem são de tal maneira ali- nhadas que as fontes de imagem ao menos em um primeiro plano detectam informações de imagem de um campo visual com um ângulo de imagem maior do que 120°, de preferência maior do que 180°, ainda de preferência 360°.

9. Dispositivo de representação de campo periférico de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a faixa (Bi) da imagem panorâmica, que corresponde à dire- ção visual (V) do operador (12), é reproduzida não distorcida.

10. Dispositivo de representação de campo periférico de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de processamento de sinal de imagem (25) recebe informação sobre a direção visual atual (V) do operador (12) e a faixa (Bi) da imagem panorâmica, reproduzida não distorcida, corresponde à direção vi- sual (V) do operador (12), quando este se move e então altera sua direção de visão.

11. Dispositivo de representação de campo periférico de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a faixa (B-ι) da imagem panorâmica exibida no dispositivo de re- produção de imagem (24), que é reproduzida não distorcida, é selecionável pelo operador (12) no dispositivo de representação de campo periférico (2).

12. Dispositivo de representação de campo periférico de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de representação de campo periférico (2) é parte de um veículo (1), especialmente de uma aeronave, e o(s) dispositivo(s) de de- tecção de imagem (10, 14, 18; 20, 21, 22, 23) está ou estão dispostos no veículo (1) e de preferência fornece ou fornecem uma vista ao menos semi- circular a partir do veículo (1), sendo que a faixa (B-i) não distorcida da ima- gem panorâmica continua reproduzindo de preferência um setor de imagem situado em direção de marcha.

13. Dispositivo de representação de campo periférico de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a deformação da reprodução da imagem aumenta a partir da fai- xa (BO da imagem panorâmica reproduzida não distorcida para seus lados.

14. Veículo (1; 1'), especialmente aeronave, com um dispositivo de reprodução de campo periférico (2) de acordo com uma das reivindica- ções precedentes.

15. Veículo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pe- lo fato de que ao menos o dispositivo de reprodução de imagem (24) é previsto em uma unidade de telecomando prevista distanciada do veículo (1; 1') e os sinais de imagem são transmitidos, de preferência sem fio, entre o veículo (1; 1') e a unidade de telecomando.

16. Processo para representação de uma imagem panorâmica para um operador em um dispositivo de reprodução de imagem de um dis- positivo de representação de campo periférico de acordo com uma das rei- vindicações 1 a 13 com as etapas: Disponíbilização de sinais de imagem de entrada, que são fornecidos por ao menos uma fonte de imagem; Processamento dos sinais de imagem de entrada para sinais de imagem de saída para a imagem panorâmica de tal maneira que ao me- nos uma primeira faixa da imagem panorâmica é não distorcida ou deforma- da em um primeiro grau de deformação e ao menos uma segunda faixa da imagem panorâmica é deformada em um segundo grau de deformação; Encaminhamento dos sinais de imagem de saída ao disposi- tivo de reprodução de imagem e Exibição da imagem panorâmica no dispositivo de reprodu- ção de imagem, caracterizado pelo fato de que o respectivo grau de deformação das faixas reproduzidas defor- madas é respectivamente selecionável individualmente de modo variável à vontade.