CH666970A5 - Anordnung und verfahren zur automatischen steuerung von luftbildaufnahmekameras. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur automatischen Steuerung einer Luftbildaufnahmekamera gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist bereits ein automatisches Steuergerät für Luftbildkameras bekannt (DD-WP 113 809), welches in der Projektionsfläche eines Objektivs zwei voneinander getrennte digitale Photoempfängermatrizen mit je 4 Zeilen enthält, denen eine Informationsverarbeitungsstufe nachgeschaltet ist, welche das Bild-folgeintervall, die Abdrift und eine optimierte Belichtungszeit berechnet und mit diesen Werten die Luftbildkamera steuert. Bildfolgeintervall und Abdrift werden dabei durch Korrelation der abgetasteten Werte in einer Zeile der beiden Photoempfängermatrizen bestimmt. Dazu werden die Abtastwerte einer Zeile zwischengespeichert und in einem Korrelator ständig mit den aktuellen Abtastwerten der anderen Zeile verglichen. Ein nachgeschalteter Analysator ermittelt das Maximum des Korrelationsfaktors und dazu die entsprechende Verschiebung des Bildes in Zeilenrichtung (entspricht Abdrift) und in Flugrichtung (entspricht Vg/hg). Ausserdem werden aus den Abtastwerten Informationen über die Bildhelligkeit gewonnen, mit deren Hilfe die vorgegebene Belichtungszeit modifiziert wird.

Diese Anordnung weist eine Anzahl von Nachteilen auf. Zum einen ist, hauptsächlich durch den hohen Preis von Pho-toempfängermatrizen bedingt, der Aufwand sehr hoch. Des weiteren funktioniert die Bestimmung des Vg/hg-Verhältnisses nur bei sehr geringen Werten der Abdrift mit ausreichender Genauigkeit, da bei Abdrift des Flugzeuges auf der zweiten Photoempfängermatrize das Bild des Geländes gegenüber der ersten Matrize verdreht erscheint, so dass sich der Korrelationsfaktor verringert. Dadurch kann sich bei ungünstigem Gelände kein auswertbares Maximum des Korrelationsfaktors mehr ergeben oder die Lage des Korrelationsmaximus wird verfälscht. Der mögliche Ausweg, den Abstand der Photoempfängermatrizen zu verringern, bedingt aber eine Vergrösserung des Fehlers der Abdriftbestimmung, da die Elemente der Maritzen eine bestimmte, nicht zu vernachlässigende Grösse haben.

Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und/oder der Bewegungsrichtung einer Bildstruktur bekannt (DE-AS 26 36 769), die ein Zylinderlinsensystem und eine bis drei Differenzdioden verwendet. Bei dieser Lösung wird das Gelände nur entlang einer in Flugrichtung liegenden Linie abgetastet, so dass beim zufälligen Zusammenfallen eines gleichförmigen, langgestreckten Geländeabschnittes mit dieser Linie die Vg/hg-Bestimmung versagt.

Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit von Steuergeräten für Luftbildkameras, wobei gleichzeitig der dafür notwendige elektronische und optische Aufwand verringert und der Operateur entlastet werden soll.

Aufgäbe der Erfindung ist eine Anordnung und ein ihr zugeordnetes Verfahren zur optimalen und automatischen Steuerung von Luftbildkameras bezüglich des Vg/hg-Verhältnisses, der Abdrift sowie der Belichtungszeit.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe mittels einer Anordnung zur automatischen Steuerung von Luftbildaufnahmekameras dadurch gelöst, dass auf einer Projektionsfläche eine erste und eine zweite Photoempfängerzeile im wesentlichen zueinander parallel und senkrecht zur Flugrichtung angeordnet sind, wobei mindestens die erste Zeile mit einem Datenspeicher verbunden ist, besagter Datenspeicher sowie die zweite Zeile mit einem Korrelator verbunden sind, der über Einrichtungen zur Berechnung des Vg/hg-Verhältnisses und/oder der Abdrift mit Stelleinrichtungen der Luftbildkamera verbunden ist. Dabei ist es vorteilhaft, dass

— der Ausgang der ersten Photoempfängerzeile (1) mit dem ersten Eingang eines Umschalters (4), der Ausgang der zweiten Photoempfängerzeile (2) mit dem zweiten Eingang des Umschalters (4) verbunden ist,

— der erste Ausgang einer Taktlogikstufe (21) sowohl mit dem Steuereingang des Umschalters (4) als auch mit dem Steuereingang eines zweiten Umschalters (19) sowie mit dem Steuereingang eines dritten Umschalters (20) zusammengeschaltet ist, während der zweite Ausgang der Taktlogikstufe (21) mit dem Steuereingang eines A/D-Wandlers (5) und dessen Ausgang mit dem Informationseingang des zweiten Umschalters (19) verbunden ist,

— der Ausgang des Umschalters (4) über den A/D-Wandler

(5) mit dem Informationseingang des zweiten Umschalters (19), dessen erster Ausgang mit dem Eingang eines ersten Speichers

(6), sein zweiter Ausgang mit dem Eingang eines zweiten Speichers (9) verbunden ist,

— der Ausgang des ersten Speichers (6) mit dem ersten Eingang und der Ausgang des zweiten Speichers (9) mit dem zweiten Eingang eines Korrelators (10) zusammengeschaltet ist, während der Ausgang des Korrelators (10) mit dem Informationseingang eines dritten Umschalters (20), der erste Ausgang des dritten Umschalters (20) über einen Vergleichswertspeicher (11) mit einem Eingang eines dritten Speichers (12), der zweite Ausgang über einen Interpolator (13) mit dem zweiten Eingang des dritten Speichers (12) verbunden ist,

— der dritte Ausgang der Taktlogikstufe (21) mit dem Eingang eines Zählers (22), dessen erster Ausgang mit dem dritten Eingang des dritten Speichers (12) verknüpft und der Ausgang des dritten Speichers (12) sowohl mit dem Eingang eines Vergleichers (14) als auch mit einem zweiten Interpolator (16) verbunden ist, während der Ausgang des Vergleichers (14) mit dem ersten Eingang der Taktlogikstufe (21) und jeweils ein Ausgang des zweiten Interpolators (16) mit den Eingängen der nachgeschalteten Umrechner-Filterbaugruppen (17, 18) zusammengeschaltet ist,

— der Ausgang des ersten Speichers (6) über einen Mittelwertbildner (7) mit dem Eingang eines Timers (3), der vierte Ausgang der Taktlogikstufe (21) mit dem zweiten Eingang des Timers (3) und der Ausgang des Timers (3) sowohl mit einer Anpassanordnung (8) als auch mit den beiden Eingängen der Photoempfängerzeilen (1, 2) verbunden ist,

— der Ausgang einer Eingabestufe (15) mit einem Eingang eines zweiten Vergleichers (24), der zweite Ausgang des Zählers (22) mit dem zweiten Eingang des zweiten Vergleichers (24) und

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dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang der Taktlogikstufe (21) zusammengeschaltet ist,

— am Ausgang der Umrechner-Filterbaugruppe (17) das Steuersignal Vg/hg (25), am Ausgang der Umrechner-Filterbau-gruppe (18) das Steuersignal für die Abdrift (26) und am Ausgang der Anpassanordnung (8) das Steuersignal für die Belichtungszeit (29) anliegt,

wobei es günstig ist, dass

— der Ausgang einer Photoempfängerzeile (1) mit dem ersten Eingang eines Umschalters (4), der Ausgang einer zweiten Photoempfängerzeile (2) mit dem zweiten Eingang des Umschalters (4) verbunden ist,

— der Ausgang des Umschalters (4) mit dem ersten Eingang des A/D-Wandlers (5) verbunden ist,

— der erste Ausgang der Taktaufbereitungslogik (27) mit den Eingängen der Photoempfängerzeilen (1) und (2) sowie der zweite Ausgang der Taktaufbereitungslogik (27) mit dem zweiten Eingang des A/D-Wandlers (5) verbunden ist,

— der erste Ausgang eines Mikrorechners (28) mit dem Eingang der Taktaufbereitungslogik (27), der zweite Ausgang mit dem Eingang des Umschalters (4) verbunden ist,

— der Ausgang einer Eingabestufe (15) mit dem ersten Eingang des Mikrorechners (28) sowie der Ausgang des A/D-Wandlers (5) mit dem zweiten Eingang des Mikrorechners (28) verbunden ist,

— am dritten Ausgang des Mikrorechners (28) das Steuersignal Vg/hg (25), am vierten Ausgang das Steuersignal für die Abdrift (26) sowie am fünften Ausgang das Steuersignal für die Belichtungszeit (29) anliegt.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass auf der Projektionsfläche, im wesenlichen parallel zur Flugrichtung, eine dritte Photoempfängerzeile vorgesehen ist, der im Datenspeicher nachgeschaltet ist, den beiden parallelen Photoempfängerzeilen ein erster, der dritten Zeile ein zweiter Korrelator zur Bestimmung des Vg/hg-Verhältnisses zugeordnet ist, die beiden Korrelatoren mit den Einrichtungen zur Berechnung des Vg/hg-Verhälnisses und/ oder der Abdrift verbunden sind und die Einrichtungen zur Berechnung des Vg/hg-Verhältnisses und/oder der Abdrift im wesentlichen auf einen Systembus zugreifen, wobei günstige Variante darin besteht, dass die Einrichtung zur Berechnung der Abdrift mit einer Einrichtung zur Abdriftkompensation der Luftbildkamera verbunden ist, dass die Einrichtung zur Berechnung des Vg/hg-Verhältnisses mit der Verschlussausslösung der Luftbildkamera verbunden ist, dass der Datenspeicher mit einer Einrichtung zur Berechnung und Einstellung der optimalen Filmgradation verbunden ist und der Datenspeicher mit einer Einrichtung zur Berechnung und Einstellung der Belichtungszeit verbunden ist. Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass die Inhalte der in einem festen Zeitraster abgefragten zweiten Photoempfängerzeile, dem überflogenen Gelände entsprechend, mit dem in einem Speicher befindlichen Inhalt der zuerst abgefragten ersten Photoempfängerzeile nach jeder Abfrage verglichen und korreliert werden und durch Bestimmung der Zeit, in der eine maximale Korrelation zwischen den Inhalten der zuerst abgefragten ersten Photoempfängerzeile und der zei-lich später abgefragten zweiten Photoempfängerzeile erreicht wurde, ein Mass für das Vg/hg-Verhältnis und durch die zur maximalen Korrelation gehöriger Zeilenverschiebung die Abdrift gegeben wird und weiterhin der Mittelwert des Zeileninhaltes der ersten Photoempfängerzeile als Steuergrösse gebildet wird bzw. bei einer Anordnung von drei Photoempfängerzeilen, dass in einem ersten Zyklus die Daten (Messwerte der parallel zur Flugrichtung liegenden dritten Photoempfängerzeile abgespeichert werden, die Daten (Masswerte) derjenigen der beiden parallelen Photoempfängerzeilen, welche in Bewegungsrichtung des Geländeabbildes vorn liegt, abgespeichert werden,

in einem zweiten Zyklus aus den Daten der dritten Photoempfängerzeile, mittels Korrelation die Verschiebung des Bildes in Flugrichtung bestimmt, aus der Verschiebung das Vg/hg-Verhältnis berechnet und an die Einrichtung zur Regelung der Übedeckung abgegeben wird, die Bildverschiebung mit dem Abstand der beiden Photoempfängerzeilen verglichen und bei Erreichen des Abstandes ein Signal an den ersten Korrelator gegeben wird, der erste Korrelator bei Empfang dieses Signals die abgespeicherten Daten von der ersten Photoempfängerzeile mit den aktuellen Daten der zweiten Zeile vergleicht, aus der Verschiebung die Abdrift bestimmt und diese an die Einrichtung zur Abdriftkompensation abgegeben wird.

Varianten dieses Verfahrens bestehen darin, dass die bestimmten Verschiebungswerte aufaddiert werden, dass nach jedem Zeilenzyklus die abgespeicherten Daten von der Photoempfängerzeile durch die aktuellen Daten überschrieben werden, und dass aus der so bestimmten differentiellen Verschiebung das Vg/hg-Verhältnis berechnet und an die Einrichtung zur Regelung der Überdeckung abgegeben wird und die Daten der parallel zur Flugrichtung liegenden Photoempfängerzeile rechnerisch um den Abstend der beiden parallelen Photoemp-fängerzeilenverschoben und abgespeichert werden, und dass der Vergleich der Bildverschiebung mit dem Abstand der beiden parallelen Photoempfängerzeilen mittels Korrelation der aktuellen Daten der dritten Zeile mit den so abgespeicherten Daten realisiert wird.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert werden.

Fig. 1 Blockschaltbild zur Steuerung einer Luftbildkamera unter Verwendung von zwei zueinander parallelen Photoempfängerzeilen,

Fig. 2 Steuerung entsprechend Fig. 1 unter Verwendung eines Mikrorechners,

Fig. 3 Blockschaltbild (stark vereinfacht) unter Verwendung einer dritten Photoempfängerzeile,

Fig. 4 Schematische Darstellung der Zusammenschaltung der Photoempfängerzeilen mit einem Rechner,

Fig. 5 Ablauf der Kamerasteuerung unter Verwendung einer Anordnung nach Fig. 3 und 4

In Fig. 1 bildet ein Objektiv das senkrecht unter einem Fluggerät befindliche Gelände in einer Projektionsebene ab, in der sich in einem geringen optischen Abstand zwei parallele Photoempfängerzeilen befinden, die so angeordnet sind, dass die Flugrichtung senkrecht zu ihnen verläuft. Aus der Zeitdifferenz in der identische Bildstrukturen von der ersten Photoempfängerzeile 1 zur zweiten Photoempfängerzeile 2 wandern, wird mit Hilfe einer Auswerteelektronik die Steuergrösse Vg/hg gebildet, die den Bildwanderungsausgleich und die Längsüberdeckung der Luftbildkamera regelt. Weiterhin wird eine evtl. Verschiebung von Bildstrukturen in Zeilenrichtung ausgenutzt, um mit Hilfe eines Servomotors die Nachstellung der Luftbildkamera und des Steuergerätes mit den beiden Photoempfängerzeilen in die genaue Flugrichtung vorzunehmen, um damit die Abdrift und andere nicht zu beeinflussende Bewegungen des Fluggerätes auszugleichen. Es wird damit eine effektive Möglichkeit geschaffen, Luftbilder mit korrekt eingehaltener prozentualer Längsüberdeckung und Ausrichtung zu erzeugen, ohne dass das Bedienpersonal die anstrengende Prozedur der Handnachführung des Steuergeräts vornehmen muss. Weiterhin sorgt die Auswerteelektronik dafür, dass nach der Kehre des Fluggerätes aus den zuletzt bearbeiteten Informationen die für den Rück-flug geltenden annähernden Werte für die Ausrichtung des Steuergeräts und der Luftbildkamera errechnet und als Steuergrösse ausgegeben werden.

Zur Erzeugung eines geringen optischen Abstandes der beiden Photoempfängerzeilen wird in den Strahlengang des Objektivs ein 90°-Winkelspiegel gebracht, der die Lichtstrahlen teilt und in zwei entgegengesetzte Richtungen lenkt. Damit entstehen zwei Projektionsebenen, in denen jeweils eine Photoempfängerzeilen sind so montiert, dass sie um einen geringen Betrag ge5

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genüber dem Hauptstrahl nach unten versetzt sind. Bewegt sich nun das optische System, so wird ein Bildpunkt auf der ersten Projektionsebene von unten nach oben und auf der zweiten Projektionsebene von oben nach unten wandern. Damit ist festgelegt, dass sich die erste Photoempfängerzeile 1 vor dem Winkelspiegel und die zweite Photoempfängerzeile 2 hinter dem Winkelspiegel befindet.

Für die Gewährleistung der Korrelationsberechnungen weist das optische System eine gewollte elliptische Defokussierung auf, die garantiert, dass sich die Abtastzonen der Photoempfängerzeilen bei jeder eneuten Abfrage überdecken.

Die beiden Photoempfängerzeilen 1 und 2 werden durch den Timer 3 angesteuert. Während der Inhalt der Photoempfängerzeile 1 über den Umschalter 4, den Analog/Digital-Wandler 5 und den Umschalter 19 im Speicher 6 abgelegt wird, sodann im Mittelwertbildner 7 der lineare Mittelwert gebildet wird, der zur Steuerung der Belichtunggszeit der Photoempfängerzeilen 1, 2 und über die Anpassung 8 auch der Steuerung der Belichtungszeit der Luftbildkamera dienen kann, wird nach kürzestmögli-cher Zeit die Umschaltung 4, 19 betätigt und der Inhalt der Photoempfängerzeile 2 ebenfalls über den Analog/Digital-Wandler 5, jedoch in den Speicher 9 abgelegt. Mit den beiden Speicherwerten wird im Korrelator 10 zunächst der Korrelationswert bei der Verschiebung = 0 errechnet und über den Umschalter 20 im Speicher 11 als Vergleichswert für spätere Korrelationsberechnungen abgelegt.

Mit Hilfe der Taktlogik 21 wird ein Zeitraster erzeugt, welches wiederholt den Inhalt der Photoempfängerzeile 2 ausliest, in 9 speichert, die Anzahl der Abfragen von Zeile 2 im Zähler 22 mitzählt und im Korrelator 10 den im Speicher 9 jeweils abgelegten Inhalt mit dem im Speicher 6 anstehenden Inhalt korreliert. Es wird sowohl der mit dem im Speicher 11 verglichene Maximalwert des Korrelationsergebnisses als auch der zugehörigen Verschiebungsparameter, nach Interpolation über die Korrelationswerte bei den einzelnen Verschiebungsparametern im Interpolator 13, im Speicher 12 abgelegt. Er wird dann mit dem vorher ermittelten, ebenfalls im Speicher 12 stehenden, jeweils mit dem in Zähler 22 korrespondierenden Korrelationsmaxima und dazugehörigen Verschiebungsparametern im Vergleicher 14 verglichen, bis eine maximale Korrelation zwischen Photoempfängerzeile 1 und Photoempfängerzeile 2 erreicht ist. Nach der Interpolations 16 der in 12 gespeicherten jeweiligen Korrelationsmaxima mit zugehörigem Verschiebungsparameter, in dem durch die Taktlogik 21 vorgegebenen Zeitraster und dem korrespondierenden Zählerstand, wird über eine Umrechner- und Filterbaugruppe 17 der Zählerstand, des im Interpolator 16 interpolierten Korrelationsextremums als Mass für das Gescwindig-keits-Höhe-Verhältnis ausgegeben.

Weiterhin wird der dazugehörige Verschiebungsparameter über die Umrechner- und Filterbaugruppe 18 als Mass für die Abdriftkorrektur 26 des Fluggerätes an die Luftbildkamera gegeben. Danach erfolgt die Umschaltung der Umschalter 4, 19 und der Neustart mit der Abfrage der Photoempfängerzeile 1. Diese Umschaltung mit Neustart erfolgt auch wenn ein mit der Eingabeeinrichtung 15 voreingestellter Geschwindigkeits-Höhen-Bereich 23 überschritten wird, d. h., wenn in dem vorgesehenen Bereich alle Korrelationsversuche der Elektronik fehlgeschlagen sind.

In Fig. 2 ist eine Anordnung mit mikroelektronischen Baugruppen gezeigt. Dabei übernimmt ein Mikrorechner, z.B. ein Z8 der Firma Zilog einschliesslich seiner Software die im vorangegangenen dargestellten Aufgaben bzw. Ablaufsteuerung und Bereitstellung der Steuergrössen. Die beiden Photoempfängerzeilen 1 und 2 mit je einem Eingang des Umschalters 4 verbunden. Der Ausgang des Umschalters 4 ist mit dem Dateneingang des A/D-Wandlers 5 verbunden. Der Mikrorechner 28 steuert über zwei Steuerleitungen den Umschalter 4 und die Taktaufbereitungslogik 27, die den Takt für die Photoempfängerzeilen 1

und 2 sowie für den A/D-Wandler 5 bereitstellt. Der Mikrorechner ist weiterhin mit einer Eingabeeinheit 15 zur Bedienung des Steuergerätes verbunden und weist Ausgänge 25 für das Vg/hg-Verhältnis, 26 für die Abdrift und 29 für die Belichtungszeit auf.

In Fig. 3 befinden sich drei Photoempfängerzeilen 1, 2, 30 auf der Projektionsfläche 31 eines hier nicht dargestellten Objektivs. Der Pfeil 32 zeigt die Bewegungsrichtung des von dem Objektiv auf die Projektionsfläche 31 projizierten Abbildes des Geländes an. Den Zeilen 1 und 30 sind je ein Datenspeicher 6, 33 und ein Rechner 28, 34 nachgeordnet, die Zeilen 1 und 30 sind je ein Datenspeicher 6, 33 und ein Rechner 28, 34 nachgeordnet, die Zeilen 2 bzw. 30 sind auch direkt mit dem Rechner 28 bzw. 34 verbunden. Der Rechner 28 weist Ausgänge zur Abdriftkompensation 26, zur Belichtungszeit/Blendensteuerung 29 und zur Gradationsaufzeichnung 35 auf, der Rechner 34 zur Verschlussauslösung 36 und zum Bildwanderungsausgleich 37. Ausserdem sind die beiden Rechner über eine Steuerleitung 38 verbunden. Nach Einschalten des Steuergerätes werden die Daten von der Photoempfängerzeile 1 und 30 in die Speicher 6 bzw. 33 eingelesen. Im Rechner 28 werden die von der Zeile 2 einkommenden Daten ständig bzgl. der Bildhelligkeit analysiert, die maximalen und minimalen Geländehelligkeiten bestimmt und aus diesen Werten sowohl eine optimale Belichtungszeit/Blenden-Kombination berechnet, entsprechende Steuerimpulse gebildet und an die Belichtungszeit/Blenden-Steuerung 29 angegeben als auch die optimale Filmgradation berechnet und an die Gradationsaufzeichnung 35 abgegeben. Im Rechner 28 werden die im Speicher 33 abgespeicherten Bilddaten ständig mit den neu einkommenden Bilddaten von der Zeile 30 verglichen und die entsprechende Verschiebung bestimmt. Aus dieser wird das Vg/hg-Verhältnis berechnet, das dann zur Steuerung der Verschlussauslösung 36 und des Bildwanderungsausgleiches 37 dient. Sobald die festgestellte Verschiebung den Wert erreicht hat, der dem Abstand der beiden Zeilen 1, 2 entspricht wird über die Steuerleitung 38 der Befehl an den Rechner 28 gegeben, jetzt die abgespeicherten Werte von der Zeile 1 mit den einkommenden Werten von der Zeile 2 zu vergleichen und aus der festgestellten Verschiebung den Wert der Abdrift zu bestimmen, und an die Abdriftkompensation 26 abzugeben. Jetzt beginnt der Ablauf von neuem mit dem Einspeichern der Daten von Zeile 1 und 30 in die Speicher 6 bzw. 33.

Eine bedeutende Steigerung der Genauigkeit der Vg/hg-Be-stimmung lässt sich erreichen, wenn die Daten der dritten Photoempfängerzeile 30 im Speicher nach jeder Bestimmung der Verschiebung von den aktuellen Werten überschrieben werden und der Wert der Verschiebung den Wert des Abstandes der Zeilen 1, 2 erreicht hat und der Befehl zur Bestimmung der Abdrift an den Rechner 28 gegeben wird, gleichzeitig mit dem Abspeichern der Werte von Zeile 1 in den Speicher 6, wird dann dieser Zwischenspeicher wieder auf Null zurückgesetzt. Dadurch wird eine différentielle Bestimmung der Verschiebung realisiert, wodurch der Einfluss der Abdrift auf die Grösse des Maximums des Korrelationsfaktors stark reduziert wird. Die Eingabe der Einstellwerte, wie Filmempfindlichkeit, Überdek-kungsgrad usw., die zur Bildung der Steuersignale notwendig sind, in die Rechner 28 und 34, erfolgt über hier nicht dargestellte übliche Mittel wie Schalter und Tastaturen. In Fig. 4 ist die Realisierung der Zusammenschaltung der Photoempfängerzeile 1, 2, 30 mit den Rechnern 28, 34 schematisch dargestellt. Die beiden Rechner 28, 34, die vorteilhafterweise als Einchipmikrorechner ausgeführt sind, benutzen einen gemeinsamen Systembus, bestehend aus Datenbus 34, Addressbus 40 und Steuerbus 41. Die Photoempfängerzeilen 1, 2, 30 können z. B. CCD-Zeilen mit je 256 Elementen sein. Sie werden von bekannten Ansteuerschaltungen 42, 43, 44 gesteuert. Diese enthalten den eigentlichen Ansteuerbaustein, der das Auslesen der Daten

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aus der CCD-Zeile realisiert, Sample & Hold-Verstärker und A/D-Wandler zur Umwandlung der analogen Werte in digitale Datenwerte. Die Ansteuerschaltungen 42, 43, 44 werden vom Steuerbus 41 über die Steuerleitungen 45, 46, 47 angesprochen. Die Übernahme der Daten auf den Datenbus 34 wird von Tor- s Schaltungen 48, 49, 50 gesteuert, die die entsprechenden Befehle vom Steuerbus 41 über die Steuerleitungen 51, 52, 53 erhalten. Zum Zwischenspeichern der Daten dient der Speicherbaustein 54, der z. B. als 1Kx8-RAM ausgeführt sein kann. Die Arbeit des Speicherbausteins 54 wird vom Steuerbus 41 über die Ein- io gänge 55 (Chip-Select), 56 (Data out) und 57 (Data in) gesteuert. Die Verbindung der Rechner 28 und 34 zur Luftbildkamera wird über die Ausgänge 58 zur Abdriftkompensation, 59 zur Belichtungszeit/Blendensteuerung, 60 zur Gradationsaufzeichnung, 61 zur Verschlussauslösung und 62 zum Bildwanderung- is sausgleich hergestellt.

Die Funktion des erfindungsgemässen Steuergerätes wird im folgenden anhand des Grobablaufplanes in Fig. 5 näher erläutert. Dabei beschreibt der linke Strang die Aufgaben des Rechners 28, der rechte Strang die des Rechners 34. Nach dem Ein- 20 schalten der Steuerung erfolgt das Einlesen und Abspeichern der Daten von Zeile 1 in einen Speicherbereich des Speicherbausteines 54. Anschliessend werden wiederum die Daten von Zeile 1 eingelesen und es läuft eine Routine zur Bestimmung der Belichtungswerte an. Die Einzelheiten dieser Routine sind nicht 25 Gegenstand des vorliegenden Patents, es bietet sich jedoch an, aus einer Reihe von Daten der Zeile 1 die minimale und maximale Helligkeit zu bestimmen, aus diesen Werten und gegebenenfalls nach weiteren Zwischenwerten eine optimale Belichtung zu berechnen und unter Beachtung einer optimalen Bien- 30 deneinstellung die Belichtungszeit zu bestimmen, entsprechende Steuerimpulse zu bilden und an die Kammer abzugeben. Ausserdem ist es sinnvoll für eine maximale Ausnutzung des Informationsgehaltes des Filmes aus den Minima und Maxima der Helligkeit die optimale Filmgradation zu berechnen, wie das be- 35 reits im DD-Patent 156299 vorgeschlagen wurde. Da die Belichtungszeit vom gleichen Rechner bestimmt wird, lässt sich auch in einfacher Weise der Einfluss der Gradation auf die effektive Filmempfindlichkeit bei der Wahl Belichtungszeit realisieren.

Diese Routine kann solange wiederholt werde, bis vom Rechner 40 34 ein Steuersignal zum Abarbeiten der nächsten Aufgabe kommt. Der Rechner 34 bestimmt während der Abarbeitung dieser Routine das Vg/hg-Verhältnis. Dazu werden die Daten der Zeile 30 eingelesen und abgespeichert. Der Rechner 34 vergleicht die beiden Datenreihen miteinander und bestimmt die Verschiebung des Bildes des Geländes auf der Projektionsfläche. Der Wert der Verschiebung wird mit dem Abstand der Zeilen 1 und 2 verglichen. Ist dieser Abstand noch nicht innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches erreicht, so wird erneut die Zeile 30 ausgelesen und die Daten abgespeichert. Es ist am günstigsten, bei diesem Abspeichern die zuerst in den Speicher gebrachten Werte zu überschreiben und den Vergleich jeweils zwischen den letzten und vorletzten Datenreihen der Zeile 30 vorzunehmen, da in dieser Zeit die durch die Abdrift bedingten Veränderungen der Bilddaten gering sind und somit ein scharfes Extremum des Korrelationsfaktors beim Vergleich ersteht. Die festgestellten Verschiebungswerte werden aufaddiert und jeweils mit dem Abstand der Zeilen 1 und 2 verglichen. Wenn die Verschiebung innerhalb des Toleranzbereiches des Abstandes hegt, wird das Vg/hg-Verhältnis berechnet und an die Luftbildkamera ausgegeben sowie das Steuersignal für den Rechner 28 erzeugt. Daraufhin wird die Zeile 2 eingelesen und mit den abgespeicherten Werten der Zeile 1 verglichen. Aus diesem Vergleich wird die Abdrift bestimmt und an die Abdriftkompensation der Luftbildkamera abgegeben. Solange die Steuerung noch eingeschaltet ist, beginnt jetzt der gesamte Zyklus von Neuem. Die Realisierung der Erfindung ist nicht an das dargestellte Ausführungsbeispiel gebunden, so können z. B. mehr als die dargestellten 3 Photoempfängerzeilen vorgesehen sein, solange nur eine der dargestellten Lösung entsprechende Einteilung und Verarbeitung der Bilddaten erfolgt. Des weiteren ist es gleich, ob mit den Rechnern 28 und 34 nur die numerischen Werte für das Vg/hg-Verhältnis, Abdrift, Helligkeit, Blende, Belichtungszeit bestimmt werden oder ob sofort die notwendigen Steuerimpulse für die Luftbildkamera gebildet werden.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Lösung besteht darin, dass durch plötzliche Kippungen des Flugzeuges um seine Längs- und Querachse bewirkte Verschiebungen des Geländeabbildes auf der Projektionsfläche 31 erkannt werden können und somit eine Verfälschung der Ergebnisse vermeidbar ist. Kippungen um die Längsachse zeigen sich in einer plötzlichen Verringerung des Korrelationsfaktors der Daten, der in Flugrichtung liegenden Zeile 30, während Kippungen um die Querachse plötzliche Änderungen des Vg/hg-Verhältnisses, welches dann sogar negativ werden kann, bewirken. Durch die «différentielle» Bestimmung des Vg/hg-Verhälnisses werden solche Änderungen erkannt und bei der Steuerung der Luftbildkamera berücksichtigt.

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4 Blätter Zeichnungen

Claims (12)

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1. Anordnung zur automatischen Steuerung einer Luftbildaufnahmekamera, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Projektionsfläche eine erste und zweite Photoempfängerzeile im wesentlichen zueinander parallel und senkrecht zur Flugrichtung angeordnet sind, wobei mindestens die erste Zeile mit einem Datenspeicher verbunden ist, besagter Datenspeicher sowie die zweite Zeile mit einem Korrelator verbunden sind, der über Einrichtungen zur Berechnung des Vg/hg-Verhältnisses und/oder der Abdrift mit Stelleinrichtungen der Luftbildkamera verbunden ist, wobei Vg die Geschwindigkeit über Grund und hg die Höhe über Grund ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Projektionsfläche, im wesentlichen parallel zur Flugrichtung, eine dritte Photoempfängerzeile vorgesehen ist, der ein Datenspeicher nachgeschaltet ist,

den beiden parallelen Photoempfängerzeilen ein erster, der dritten Zeile ein zweiter Korrelator zur Bestimmung des Vg/hg-Verhältnisses zugeordnet ist,

die beiden Korrektoren mit den Einrichtungen zur Berechnung des Vg/hg-Verhältnisses und/oder der Abdrift verbunden sind und die Einrichtungen zur Berechnung des Vg/hg-Verhältnisses und/oder der Abdrift im wesentlichen auf einen Systembus zugreifen.

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PATENTANSPRÜCHE

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toempfängerzeilen verglichen und bei Erreichen des Abstandes ein Signal an den ersten Korrelator gegeben wird,

der erste Korrelator bei Empfang dieses Signals die abgespeicherten Daten von der ersten Photoempfängerzeile mit den aktuellen Daten der zweiten Zeile vergleicht, aus der Verschiebung die Abdrift bestimmt und diese an eine Einrichtung zur Abdriftkompensation abgegeben wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

— der Ausgang der ersten Photoempfängerzeile (1) mit dem ersten Eingang eines Umschalters (4), der Ausgang der zweiten Photoempfängerzeile (2) mit dem zweiten Eingang des Umschalters (4) verbunden ist,

— der erste Ausgang einer Taktlogikstufe (21) sowohl mit dem Steuereingang des Umschalters (4) als auch mit dem Steuereingang eines zweiten Umschalters (19) sowie mit dem Steuereingang eines dritten Umschalters (20) zusammengeschaltet ist, während der zweite Ausgang der Taktlogikstufe (21) mit dem Steuereingang eines A/D-Wandlers (5) und dessen Ausgang mit dem Informationseingang des zweiten Umschalters (19) verbunden ist,

— der Ausgang des ersten Speichers (6) mit dem ersten Eingang und der Ausgang des zweiten Speichers (9) mit dem zweiten Eingang eines Korrelators (10) zusammengeschaltet ist, während der Ausgang des Korrelators (10) mit dem Informationseingang eines dritten Umschalters (20) über einen Vergleichswertspeicher (11) mit einem Eingang eines dritten Speichers (12), der zweite Ausgang über einen Interpolator (13) mit dem zweiten Eingang des dritten Speichers (12) verbunden ist,

— der dritte Ausgang der Taktlogikstufe (21) mit dem Eingang eines Zählers (22), dessen erster Ausgang mit dem dritten Eingang des dritten Speichers (12) verknüpft und der Ausgang des dritten Speichers (12) sowohl mit dem Eingang eines Vergleichers (14) als auch mit einem zweiten Interpolator (16) verbunden ist, während der Ausgang des Vergleichers (14) mit dem ersten Eingang der Taktlogikstufe (21) und jeweils ein Ausgang des zweiten Interpolators (16) mit den Eingängen von nachgeschalteten Umrechner-Filterbaugruppen (17, 18) zusammengeschaltet ist,

— der Ausgang der ersten Speichers (6) über einen Mittelwertbildner (7) mit dem Eingang eines Timers (3), der vierte Ausgang der Taktlogikstufe (21) mit dem zweiten Eingang des Timers (3) und der Ausgang des Timers (3) sowohl mit einer Anpassanordnung (8) als auch mit den beiden Eingängen der Photoempfängerzeilen (1, 2) verbunden ist,

— der Ausgang einer Eingabestufe (15) mit einem Eingang eines zweiten Vergleichers (24), der zweite Ausgang des Zählers (22) mit dem zweiten Eingang des zweiten Vergleichers (24) und dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang der Taktlogikstufe (21) zusammengeschaltet ist,

— am Ausgang der ersten Umrechner-Filterbaugruppe (17) das Steuersignal Vg/hg (25), am Ausgang der zweiten Umrech-ner-Filterbaugruppe (18) das Steuersignal für die Abdrift (26) und am Ausgang der Anpassanordnung (8) das Steuersignal für die Belichtungszeit (29) anliegt.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

— der Ausgang der ersten Photoempfängerzeile (1) mit dem ersten Eingang eines Umschalters (4), der Ausgang einer zweiten Photoempfängerzeile (2) mit dem zweiten Eingang des Umschalters (4) verbunden ist,

— der Ausgang des Umschalters (4) mit dem ersten Eingang eines A/D-Wandlers (5) verbunden ist,

— der erste Ausgang einer Taktaufbereitungslogik (27) mit den Eingängen der beiden Fotoempfängerzeilen (1, 2) sowie der zweite Ausgang der Taktaufbereitungslogik (27) mit dem zweiten Eingang des A/D-Wandlers (5) verbunden ist,

— der erste Ausgang eines Mikrorechners (28) mit dem Eingang der Taktaufbereitungslogik (27), der zweite Ausgang mit dem Eingang des Umschalters (4) verbunden ist,

— der Ausgang einer Eingabestufe (15) mit dem ersten Eingang des Mikrorechners (28) sowie der Ausgang des A/D-Wandlers (5) mit dem zweiten Eingang des Mikrorechners (28) verbunden ist,

— am dritten Ausgang des Mikrorechners (28) das Steuersignal Vg/hg (25), am vierten Ausgang das Steuersignal für die Abdrift (26) sowie am fünften Ausgang das Steuersignal für die Belichtungszeit (29) anliegt.

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Berechnung der Abdrift mit einer Einrichtung zur Abdriftkompensation der Luftbildkamera verbunden ist.

6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Berechnung des Vg/hg-VerhäItnisses mit der Verschlussauslösung der Luftbildkamera verbunden ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher mit einer Einrichtung zur Berechnung und Einstellung der optimalen Filmgradation verbunden ist.

8. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher mit einer Einrichtung zur Berechnung und Einstellung der Belichtungszeit verbunden ist.

9. Verfahren zur Steuerung einer Luftbildkamera mit einer Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Inhalte der in einem festen Zeitraster abgefragten zweiten Photoempfängerzeile, dem überflogenen Gelände entsprechend, mit dem in einem Speicher befindlichen Inhalt der zuerst abgefragten ersten Photoempfängerzeile nach jeder Abfrage verglichen und korreliert werden und durch Bestimmung der Zeit, in der eine maximale Korrelation zwischen den Inhalten der zuerst abgefragten ersten Photoempfängerzeile und der zeilich später abgefragten zweiten Photoempfängerzeile erreicht wurde, ein Mass für das Vg/hg-Verhältnis und durch die zur maximalen Korrelation gehöriger Zeilenverschiebung die Abdrift gegeben wird und weiterhin der Mittelwert des Zeileninhalts der ersten Photoempfängerzeile als Steuergrösse gebildet wird.

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10. Verfahren zur Steuerung einer Luftbildkamera mit einer Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Zyklus die Daten der parallel zur Flugrichtung liegenden dritten Photoempfängerzeile abgespeichert werden,

die Daten derjenigen der beiden parallelen Photoempfängerzeilen, welche in Bewegungsrichtung des Geländeabbildes vorn liegt, abgespeichert werden, in einem zweiten Zyklus aus den Daten der dritten Photoempfängerzeile, mittels Korrelation die Verschiebung des Bildes in Flugrichtung bestimmt, aus der Verschiebung das Vg/hg-Verhältnis berechnet und an eine Einrichtung zur Regelung der Oberdeckung abgegeben wird,

die Bildverschiebung mit dem Abstand der beiden Pho5

11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, dass die bestimmten Verschiebungswerte aufaddiert werden, dass nach jedem zweiten Zyklus die abgespeicherten Daten von der Photoempfängerzeile durch die aktuellen Daten überschrieben werden, und dass aus der so bestimmten differentiellen Verschiebung das Vg/hg-Verhältnis berechnet und an die Einrichtung zur Regelung der Überdeckung abgegeben wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, dass die Daten der parallel zur Flugrichtung hegenden Photoempfängerzeile rechnerisch um den Abstand der beiden parallelen Photoempfängerzeilen verschoben und abgespeichert werden, und dass der Vergleich der Bildverschiebung mit dem Abstand der beiden parallelen Photoempfängerzeilen mittels Korrelation der aktuellen Daten der dritten Zeile mit den so abgespeicherten Daten realisiert wird.