DD221547A1 - Anordnung zur visuellen interpretation photographischer bilder - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur visuellen Interpretation fotografischer Bilder. Ihr Anwendungsgebiet liegt auf dem Gebiet der Roentgendiagnostik, in der Photogrammetrie und bei der Fernerkundung der Erde. Die Aufgabe bestand darin, auch bei der Auswertung nicht optimal belichteter Fotografien ein optimales Interpretationsergebnis und gute Detailerkennbarkeit zu sichern. Diese Aufgabe wird dadurch geloest, dass das gleichmaessig ausgeleuchtete Bild von einer Videokamera abgetastet wird und nach einer geeigneten Grauwertmanipulation das entstehende Bild auf einem Videomonitor dargestellt wird, der fuer den Betrachter als alleinige Beleuchtung fuer das Bild erscheint. Die Art der Grauwertmanipulation wird dabei so gewaehlt, dass fuer den Betrachter das klassische Verfahren der "unscharfen Marke" ohne Laborarbeiten rein visuell realisiert wird.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur visuellen Interpretation fotografischer Bilder, welche aus einem Bildträger, einer Beleuchtungseinrichtung, die als flächenhafte elektronisch aussteuerbare Bildwiedergabeeinrichtung ausgeführt ist, einer elektronischen Bildaufnahmeeinrichtung und einem Betrachtungssystem besteht. Sie ist anwendbar für die inhaltliche Auswertung beliebiger Fotografien, insbesondere von Luftbildaufnahmen für die Fernerkundung der Erde oder für Aufgaben des Umweltschutzes und von Röntgenaufnahmen für medizinische Zwecke.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur visuellen Interpretation fotografischer Bilder werden je nach Anwendungszweck verschiedene Geräte eingesetzt. Für die im allgemeinen stereoskopischen Luftbildaufnahmen benutzt man Spiegelstereoskope für geringere Ansprüche oder spezielle Interpretationsgeräte wie z. B. das „Interpretoskop" für höhere Ansprüche an die Vergrößerung und Bildqualität. Diese Geräte bestehen aus einem Beleuchtungssystem (Leuchttisch), Bildträgern und einer Betrachtungsoptik für jedes Bild. Zur Auswertung von Röntgenaufnahmen in der Medizin dienen in den meisten Fällen einfache Leuchttische oder -kästen. In besonderen Fällen kann mittels eines optischen Systems noch eine Vergrößerung der Aufnahme vorgenommen werden. Allen diesen Geräten haftet der Nachteil an, daß das Interpretationsergebnis entscheidend von der Qualität der verwendeten Fotografien (Belichtung, Kontrast) abhängt, jedoch auf Grund des dokumentarischen Charakters der Bilder oftmals kein Ersatz für schlecht belichtete oder zu kontrastarme bzw. kontrastreiche Aufnahmen beschaffbar ist, oder dieser Ersatz nur mit erheblichem Aufwand (Neubefliegung bzw. geeignetes Umkopieren) gewonnen werden kann. In den letzten Jahren sind auch Interpretationsgeräte beschrieben worden, bei denen die Bilder mit Fernsehkameras aufgenommen und dem Betrachter auf einem oder mehreren Bildschirmen dargeboten werden. Bei diesen Systemen besteht zumeist die Möglichkeit, eine Bildverbesserung mit Mitteln der Digitalen Bildverarbeitung durchzuführen. Diese Geräte haben den Nachteil, daß die Bildverbesserung entweder sehr lange dauert oder nur mit einem sehr hohen Elektronikaufwand in vertretbarer Zeit zu realisieren ist. Außerdem kann trotz der Verwendung sogenannter hochauflösender Fernsehsysteme die Auflösung nicht mit der von optischen Systemen konkurrieren.

Es ist auch Interpretationsgerät bekannt (Internat. Arch. of. Photogrammetry, Vol.XXIII, Part 9, page 291, Hamburg 1980), bei dem einem herkömmlichen Stereoskop zwei Fernsehbildschirme, eine Fernsehkamera und ein elektronisches Steuergerät für

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die Videosignale zugeordnet sind. Dabei wird mit der Fernsehkamera das Abbild einer Kopie der zu interpretierenden Fotografie aufgenommen, mit Hilfe des Steuergerätes elektronisch gezielt verändert (Grauwertsteuerung, Entfernung von veralteten Bildteilen bei der Kartennachführung). Diese Veränderungen werden auf dem ersten Fernsehbildschirm kontrolliert. Nachdem das solcherart veränderte Bild den Anforderungen entspricht, wird es mit Hilfe des zweiten Fernsehbildschirmes durch eine Rückprojektionseinrichtung unter das auf dem Bildträger des Stereoskops liegende Original projiziert und durch das Stereoskop betrachtet und ausgemessen. Auch bei diesem Gerät tritt die bereits genannte Abhängigkeit des Interpretationsergebnisses von der Bildqualität der verwendeten Fotografien auf.

Außerdem muß vor dem eigentlichen Interpretationsvorgang erst noch eine Kopie für die Abtastung mit der Fernsehkamera angefertigt werden.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Verringerung des Aufwandes zur Auswertung und Interpretation nicht optimal belichteter Fotografien. Auch soll die Qualität des Interpretationsergebnisses gesteigert werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Interpretationsgerät zu schaffen, bei dem eine Bildverbesserung ohne zusätzlichen Aufwand an Laborarbeiten und ohne Verlust an Auflösung durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung zur vorwiegend visuellen Interpretation fotografischer Bilder, bestehend aus mindestens einem Bildträger, einer ersten Beleuchtungseinrichtung, welche eine flächenhafte, elektronisch ansteuerbare Bildwiedergabeeinheit aufweist, Mitteln zur vorzugsweise rückwärtigen Projektion des auf der Bildwiedergabeeinheit dargestellten Bildes auf einen Bildträger, einer elektronischen Bildaufnahmeeinheit mit einem Signalausgang, Mitteln zur Projektion eines auf einem Bildträger liegenden Bildes auf die Bildaufnahmeeinheit, einer Aussteuereinrichtung für die Bildwiedergabeeinheit die mit dem Signalausgang der Bildaufnahmeeinheit verbunden ist und Mitteln zur Veränderung des auf der Bildwiedergabeeinheit dargestellten Bildes enthält und vorzugsweise einer Betrachtungseinrichtung, gelöst, bei der die Bildwiedergabeeinheit, der Bildträger und die Bildaufnahmeeinheit im Wesentlichen entlang einer optischen Achse angeordnet sind, eine zweite Beleuchtungseinrichtung für den Bildträger vorhanden ist und vorzugsweise Mittel zur Verhinderung des Einfalls von Licht von der ersten Beleuchtungseinrichtung auf die Bildaufnahmeeinheit vorgesehen sind.

Die Mittel zur Verhinderung des Einfalls von Licht von der ersten Beleuchtungseinrichtung auf die Bildaufnahmeeinheit bestehen dabei vorteilhafterweise aus optischen Filtern. Dabei ist es besonders günstig, wenn diese Filter als Polarisationsfilter ausgeführt sind und sich vor der zweiten Beleuchtungseinrichtung und der Bildaufnahmeeinheit Filter gleicher Polarisationsrichtung, sowie vor der ersten Beleuchtungseinrichtung und der Betrachtungseinrichtung Filter mit ebenfalls gleicher, aber zu den ersteren Filtern verschiedener Polarisationsrichtung befinden.

Erfindungsgemäß sind in den Mitteln zur Veränderung des dargestellten Bildes eine Helligkeitssteuerung, eine Kontraststeuerung und/oder eine Farbsteuerung enthalten.

Von Vorteil ist auch, wenn die Aussteuereinheit mit einem elektronischen Bildspeicher und mit einem Rechner zur Bildauswertung verbunden ist.

Für die Auswertung von Stereoaufnahmen ist die Betrachtungseinrichtung als Teil eines Betrachtungssystems zur räumlichen Betrachtung stereoskopischer Aufnahmen ausgeführt.

Falls eine Dokumentation der erhaltenen Ergebnisse gewünscht wird, kann auf den Bildträger ein vor Fremdlicht schützender Kopierrahmen mit einem vorteilhafterweise in einer Kassette befindlichen fotografischen Material aufgelegt werden, welches mitteis der ersten Beleuchtungseinrichtung belichtet wird. Bei Vorhandensein eines Bildspeichers können vorteilhafterweise die optischen Filter durch schaltbare Blenden ersetzt werden, außerdem kann die zweite Beleuchtungseinrichtung durch Darstellen einer gleichmäßig hellen Fläche auf der ersten Beleuchtungseinrichtung realisiert werden.

Die Bildverbesserung wird mit dieser Anordnung in folgender Weise durchgeführt:

Das mit der zweiten Beleuchtungseinrichtung beleuchtete Bild wird mit der Bildaufnahmeeinheit (Videokamera) aufgenommen.

In der Ansteuereinheit werden die Grauwerte je nach gewünschter Bildveränderung manipuliert.

Für eine Kontrastabschwächung werden die Grauwerte umgekehrt, so daß eine Negativdarstellung auf der Bildwiedergabeeinheit erscheint; für eine Kontrastverstärkung wird elektronisch der Kontrast der Darstellung auf der Bildwiedergabeeinheit verstärkt. Diese Manipulierung kann mit herkömmlichen analogen Schaltungen vorgenommen werden wie sie z.T. in jedem Videogerät vorhanden sind. Für den Betrachter erscheint dann das auf der Wiedergabeeinheit dargestellt« Bild als Beleuchtung für die auf dem Bildträger liegende Fotografie und dadurch wird das klassische Verfahren der gesteuerter Kontrastveränderung durch eine „unscharfe Maske" ohne zusätzliche Laborarbeit realisiert.

Bei der Verbindung des erfindungsgemäßen Interpretationsgerätes mit einem Bildverarbeitungsrechner kann auch die Darstellung von automatisch gewonnenen Interpretationsergebnissen in das vom Betrachter mit voller Auflösung sichtbare Bild eingeblendet werden (z.B. abgegrenzte Gebiete mit bestimmten Eigenschaften u.a.).

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, welches in der Figur schematisch dargestell ist, erläutert.

Auf einem durchsichtigen Bildträger 1 liegt eine Fotografie 2 und wird von einem Beleuchtungssystem 3,3' abgebildet und kann dort betrachtet werden. Insoweit stimmt der Aufbau mit dem eines üblichen Interpretationsgerätes überein. Im Strahlengang des Abbildungssystems 4,5 befindet sich ein Teilerwürfel 6 mit einer teilweise reflektierenden Schicht 7, mit dessen Hilfe ein zweites Abbild der Fotografie 2 auf die lichtempfindliche Fläche 8 einer Videokamera 9 projiziert wird. Der Signalausgang 10 der Videokamera 9 ist über eine elektrische Signalleitung 11 mit einer Aussteuereinheit 12 für eine Bildwiedergabeeinheit 13 (Videomonitor) verbunden. Das auf der Bildwiedergabeeinheit 13 dargestellte Bild wird mit einem Projektionsobjektiv 14 auf die auf dem Bildträger 1 liegende Fotografie 2 projiziert.

Mit Hilfe von Polarisationsfiltern 15,15', 16', 17,18 wird eine Aufteilung des durch die Fotografie 2 hindurchtretenden Lichtes zum Okular 5 für den Betrachter bzw. zur Videokamera 9 realisiert. Dazu befinden sich vor dem Beleuchtungssystem 3,3' und der Videokamera 9 gleichartige Polarisationsfilter 15,15' und 16 sowie vorder Bildwiedergabeeinheit 13 und dem Okular 5 ebenfalls gleichartige Polarisationsfilter 17 und 18, die jedoch eine andere Polarisationsrichtung aufweisen als die Filter 15,15 und 16.

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Damit !st gewährleistet, daß der Betrachter durch das Okular 5 die Fotografie 2 nur mit der Beleuchtung durch den Monitor sieht, für die Videokamera erscheint das Bild 2 dagegen vom Beleuchtungssystem 3,3' gleichmäßig ausgeleuchtet. Mit der Ansteuereinheit 12 ist noch ein elektrischer Bildspeicher 19 und ein Rechner 20, der eine Befehlseingabe 21 aufweist, verbunden.

Um eine ordnungsgemäße Funktion der Anordnung zu gewährleisten, müssen die Videokamera 9 und der Monitor 13 exakt zur optischen Achse 22 des Projektionssystems 14 und des Abbildungssystems 4,5 ausgerichtet sein, außerdem ist die Vergrößerung der optischen Systeme 14 und 4 so einzustellen, daß das von dem Monitor 13 auf den Bildträger 1 projizierte Bild genau deckungsgleich mit der Fotografie 2 wird.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung lassen sich mit jeglichem Bildmaterial optimale Interpretationsergebnisse erzielen. Fotografien guter Qualität können nach Ausschwenken bzw. Verdrehen der Polarisationsfilter 15,15' und/oder 18 bei Beleuchtung durch das Beleuchtungssystem 3,3' betrachtet und in herkömmlicher Art und Weise interpretiert werden. Weisen dagegen die auszuwertenden Bilder eine mindere Qualität auf, z. B. mangelhafte Detailerkennbarkeit durch starke Schlagschatten (Kontrast zu groß) oder zu geringem Kontrast, so wird die Anordnung mit oben beschriebenem Aufbau benutzt. Das Bild 2 wird mit dem Beleuchtungssystem 3,3'gleichmäßig ausgeleuchtet. Durch die Polarisationsfilter 15,15', 16 und 18 wird gesichert, daß das Abbild der gleichmäßig ausgeleuchteten Fotografie 2 nur auf die lichtempfindliche Fläche 8 der Videokamera 9 fällt. Dort wird das Bild abgetastet und in üblicher Weise in ein Videosignal umgewandelt, das an die Ansteuereinheit 12 abgegeben wird. In der Ansteuereinheit 12 werden dann die Grauwerte des Bildes gezielt manipuliert. Die dazu notwendigen Anweisungen werden mittels der Befehlseingabe 21 gegeben. Ist der Kontrast zu groß, wird eine Kontrastabschwächung durch eine Umkehr der Grauwerte des auf dem Monitor 13 dargestellten Bildes realisiert. Durch die Wirkung der Polarisationsfilter 15,15', 17 und 18 nimmt der Betrachter durch das Okular 5 das Bild 2 nur mit der Beleuchtung durch die deckungsgleiche Projektion der Negativdarstellung auf dem Monitor 13 wahr. Er „sieht" somit die Summe der Schwärzungen des Bildes und das Negativ des Bildes und würde bei exakter Deckung gleicher Auflösung und Helligkeit der Bilder keine Konturen mehr erkennen können. Da jedoch das Videosystem 9,13 nur eine begrenzte Auflösung hat, wird die Beleuchtung mit einer leicht unscharfen Negativdarstellung durchgeführt, wodurch in Verbindung mit einer Helligkeitsregelung des Bildes auf dem Monitor ein gesteuerter Kontrastausgleich stattfindet. Dieses Vorgehen entspricht somit dem bekannten Verfahren der »unscharfen Marke" (Literaturz.B. G.Spiegier, K.Juris: Phot.Korr.69 [1933], S.36), bei dem ein Positiv mit dem unscharfen Negativ zusammenkopiert wird. Sollte die Unscharfe durch das Videosystem nicht ausreichen, um befriedigende Ergebnisse zu erhalten, kann dem durch zusätzliche Defokussierung der Videokamera 9 oder des Projektionsobjektivs 14 abgeholfen werden.

Bei zu geringem Kontrast wird auf dem Monitor das Videobild selbst, eventuell nocht mit elektronisch verstärktem Kontrast, dargestellt. Durch diese Summation der Schwärzungen erscheint das Bild dann dem Betrachter mit verstärktem Kontrast. Die notwendigen Grauwertmanipulationen können sowohl in analoger als auch in digitaler Form durchgeführt werden. Bei Analogtechnik ergibt sich ein besonders geringer Aufwand, da zur Kontrast- und Helligkeitsregelung die in der normalen Fernsehtechnik üblichen Baugruppen eingesetzt werden können, für die Negativdarstellung ist zusätzlich eine Negationsschaltung für das Bildsignal in der Ansteuereinheit 12 vorzusehen.

Der Bildspeicher 19 kann dabei ein Videorecorder mit Standbildschaltung sein; Bildspeicher 19 und Rechner 20 können aber auch weggelassen werden und die Befehlseingabe 21 direkt auf die Ansteuereinheit 12 wirken.

Um die Grauwertmanipulationen digital durchzuführen, ist zwar ein höherer Aufwand notwendig, jedoch ist ein solches Gerät dann flexibler einsetzbar. Voraussetzung ist, daß entweder die Videokamera 9 oder die Ansteuereinheit 12 einen A/D-Wandler enthält. Der Bildspeicher 19 wäre dann zweckmäßigerweise ein Halbleiterspeicher. Bei einem solchen Aufbau kann'man auf bekannte Verfahren und Programme der Digitalen Bildverarbeitung zurückgreifen und den Monitor auch noch zum Darstellen und Einblenden von automatisch gewonnenen Interpretationsergebnissen, z. B. Begrenzung bestimmter Gebiete wie Wald, Gewässer, Felder u.a., nutzen.

Zur Dokumentation der Interpretationsergebnisse oder auch zur bedarfsweisen Herstellung kontrastgesteuerter Kopien kann noch eine Vorrichtung zur Belichtung von Fotomaterial in den Strahlengang des Betrachtungssystemes 4,5 eingebracht werden. Das kann entweder durch Anbringen einer Kamera mittels eines Adapters am Okular 5 oder eines Kopierrahmens mit einer Kassette für Fotomaterial auf dem Bildträger erfolgen. Im letzteren Fall muß das Gerät mit einem Bildspeicher ausgerüstet sein, der Verschluß würde durch Ein-und Ausschalten des Monitors 13 bei ausgeschalteter Beleuchtungseinrichtung 3,3' realisiert. Die Erfindung ist nicht an das beschriebene Ausführungsbeispiel gebunden. Insbesondere werden bei einem Gerät für die Interpretation von Farbbildern statt der Grauwerte natürlich die Amplituden der einzelnen Farbsignale manipuliert. Die beschriebene Anordnung kann für sich zur Auswertung einzelner Bilder benutzt werden, sie kann aber für die Auswertung stereoskopischer Bilder Teil eines stereoskopischen Interpretationsgerätes sein. Bei letzterem Gerät kann die erfindungsgemäße Anordnung auch zweimal, d.h. für jeden Kanal, vorgesehen sein. Es ist ebenfalls möglich, das Gerät so aufzubauen, daß das Bild 2 direkt und ohne Vergrößerungssystem betrachtet werden kann.

Ist das Gerät mit einem Bildspeicher ausgerüstet, so kann eine zeitliche Trennung zwischen Bildaufnahme und Darstellung des veränderten Bildes auf dem Monitor realisiert werden. Dabei kann dann das zweite Beleuchtungssystem durch Darstellen einer gleichmäßig hellen Fläche auf dem Monitor ersetzt werden, während die Polarisationsfilter wegfallen bzw. gegen wechselweise den Strahlengang unterbrechende Blenden an den Stellen der Filter 16 und 18 ausgetauscht werden. Statt der Blenden kann auch an der Stelle des Teilerwürfels 6 ein ein- und ausrückbares reflektierendes Element vorgesehen sein.

Claims (11)

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   Erfindungsansprüche:

   1. Anordnung zur vorwiegend visuellen Interpretation fotografischer Bilder, bestehend aus mindestens einem Bildträger, einer ersten Beleuchtungseinrichtung, welche eine flächenhafte, elektronisch ansteuerbare Bildwiedergabeeinheit aufweist, Mitteln zur vorzugsweise rückwärtigen Projektion des auf der Bildwiedergabeeinheit dargestellten Bildes auf einen Bildträger, einer elektronischen Bildaufnahmeeinheit mit einem Signalausgang, Mitteln zur Projektion eines auf einem Bildträger liegenden fotografischen Bildes auf die Bildaufnahmeeinheit, einer Ansteuereinrichtung für die Bildwiedergabeeinheit, die mit dem Signalausgang der Bildaufnahmeeinheit verbunden ist und Mittel zur Veränderung des auf der Bildwiedergabeeinheit dargestellten Bildes enthält, und vorzugsweise einer Betrachtungseinrichtung gekennzeichnet dadurch, daß Bildwiedergabeeinheit, Bildträger und Bildaufnahmeeinheit im wesentlichen entlang einer optischen Achse angeordnet sind, daß eine zweite Beleuchtungseinrichtung für den Bildträger vorhanden ist und vorzugsweise Mittel zur Verhinderung des Einfalls von Licht von der ersten Beleuchtungseinrichtung auf die Bildaufnahmeeinheit vorgesehen sind.
2. 2. Anordnung zur vorwiegend visuellen Interpretation fotografischer Bilder nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Mittel zur Verhinderung des Einfalls von Licht von der ersten Beleuchtungseinrichtung auf die Bildaufnahmeeinheit optische Filter sind.
3. 3. Anordnung zur vorwiegend visuellen Interpretation fotografischer Bilder nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß diese optischen Filter Polarisationsfilter sind.
4. 4. Anordnung zur vorwiegend visuellen Interpretation fotografischer Bilder nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß sich vor der zweiten Beleuchtungseinrichtung und der Bildaufnahmeeinheit Filter gleicher Polarisationsrichtung, vor der ersten Beleuehtungseinrichtung und der Betrachtungseinrichtung Filter mit ebenfalls gleicher, aber zu den ersteren Filtern verschiedener Polarisationsrichtung, befinden.
5. 5. Anordnung zur vorwiegend visuellen Interpretation fotografischer Bilder nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Mittel zur Veränderung des dargestellten Bildes eine Helligkeitssteuerung, eine Kontraststeuerung und/oder eine Farbsteuerung enthalten.
6. 6. Anordnung zur vorwiegend visuellen Interpretation fotografischer Bilder nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ansteuereinheit mit einem elektrischen Bildspeicher verbunden ist.
7. 7. Anordnung zur vorwiegend visuellen Interpretation fotografischer Bilder nach Punkt 1 oder Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Ansteuereinheit mit einem Rechner zur Bildauswertung verbunden ist.
8. 8. Anordnung zur vorwiegend visuellen Interpretation fotografischer Bilder nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Betrachtungseinrichtung als Teil eines Betrachtungssystems zur räumlichen Betrachtung stereoskopischer Aufnahmen ausgeführt ist.
9. 9. Anordnung zur vorwiegend visuellen Interpretation fotografischer Bilder nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Kopierrahmen mit einer Kassette für fotografisches Material zum Auflegen auf den Bildträger vorgesehen ist.
10. 10. Anordnung zur vorwiegend visuellen Interpretation fotografischer Bilder nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Mittel zum Verhindern des Einfalls von Licht von der ersten Beleuchtungseinrichtung auf die Bildaufnahmeeinheit als schaitbare Blende ausgeführt sind.
11. 11. Anordnung zur vorwiegend visuellen Interpretation fotografischer Bilder nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß die zweite Steuerungseinrichtung durch Darstellen einer gleichmäßig hellen Fläcne auf der ersten Beleuchtungseinrichtung realisiert wird.