DE102014117277A1 - carrier system - Google Patents

carrier system Download PDF

Info

Publication number
DE102014117277A1
DE102014117277A1 DE102014117277.9A DE102014117277A DE102014117277A1 DE 102014117277 A1 DE102014117277 A1 DE 102014117277A1 DE 102014117277 A DE102014117277 A DE 102014117277A DE 102014117277 A1 DE102014117277 A1 DE 102014117277A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sensor
drift
imaging sensor
position sensor
carrier system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102014117277.9A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102014117277B4 (en
Inventor
Holger Vogel
Günther Szczuka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hensoldt Optronics GmbH
Original Assignee
Airbus DS Optronics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus DS Optronics GmbH filed Critical Airbus DS Optronics GmbH
Priority to DE102014117277.9A priority Critical patent/DE102014117277B4/en
Priority to GB1515920.5A priority patent/GB2532841B/en
Publication of DE102014117277A1 publication Critical patent/DE102014117277A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102014117277B4 publication Critical patent/DE102014117277B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules
    • H04N23/68Control of cameras or camera modules for stable pick-up of the scene, e.g. compensating for camera body vibrations
    • H04N23/682Vibration or motion blur correction
    • H04N23/685Vibration or motion blur correction performed by mechanical compensation
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/64Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
    • G02B27/646Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake
    • G02B27/648Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake for automatically maintaining a reference alignment, e.g. in self-levelling surveying instruments
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/02Picture taking arrangements specially adapted for photogrammetry or photographic surveying, e.g. controlling overlapping of pictures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Trägersystem (1), wenigstens umfassend: – eine lagestabilisierte Komponente (2); – einen bildgebenden Sensor (2a), welcher dazu eingerichtet ist, fortlaufend Bildsignale eines Umgebungsbereichs des Trägersystems (1) zu erfassen; – einen Lagesensor (3); – Stabilisierungsmittel (5) zur fortlaufenden Stabilisierung der Lage und/oder der Ausrichtung der Komponente (2) und des bildgebenden Sensors (2a) oder zumindest dessen Sichtlinie (LOS) in Abhängigkeit von Messsignalen (m_s) des Lagesensors (3); und – Bildverarbeitungsmittel (6), welche dazu eingerichtet sind, automatisch eine vorhandene Drift des Lagesensors (3) aus den von dem bildgebenden Sensor (2a) erfassten Bildsignalen (v_s) zu bestimmen. Das Trägersystem (1) ist dazu eingerichtet, automatisch die von den Bildverarbeitungsmitteln (6) bestimmte vorhandene Drift des Lagesensors (3), insbesondere durch die Stabilisierungsmittel (5), wenigstens annähernd auszuregeln und/oder zu kompensieren.The invention relates to a carrier system (1) comprising at least: - a position-stabilized component (2); - An imaging sensor (2a) which is adapted to continuously capture image signals of an environmental region of the carrier system (1); A position sensor (3); - Stabilizing means (5) for continuously stabilizing the position and / or orientation of the component (2) and the imaging sensor (2a) or at least its line of sight (LOS) in response to measurement signals (m_s) of the position sensor (3); and - image processing means (6) which are adapted to automatically determine an existing drift of the position sensor (3) from the image signals (v_s) detected by the imaging sensor (2a). The carrier system (1) is configured to automatically at least approximately correct and / or compensate the existing drift of the position sensor (3) determined by the image processing means (6), in particular by the stabilization means (5).

Description

Die Erfindung betrifft ein Trägersystem, ein Verfahren zur Bestimmung einer Drift eines Lagesensors und ein Verfahren zur fortlaufenden Stabilisierung der Lage und/oder der Ausrichtung einer Komponente.The invention relates to a carrier system, a method for determining a drift of a position sensor and a method for the continuous stabilization of the position and / or the orientation of a component.

Komponenten, wie beispielsweise Sichtsysteme in oder auf bewegten Trägern, insbesondere Fahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen, Bojen, Masten, usw., sollten insbesondere dann bezüglich ihrer Lage und/oder Ausrichtung stabilisiert sein, wenn es sich um Systeme mit kleinen Sehfeldern handelt. Fehlt eine derartige Lagestabilisierung, so ist eine Beobachtung während der Bewegung des Trägers oder der Basis nicht oder nur schwer möglich bzw. die Sichtreichweite kann negativ beeinflusst werden. Es ist bekannt, derartige Komponenten in Trägersystemen anzuordnen, die mit, insbesondere inertial messenden Lagesensoren, vorzugsweise Drehlagesensoren (z. B. Gyroskopsensoren/mechanische Kreiselsensoren) oder Drehratensensoren (z. B. Gyrometer), versehen sind, welche die Bewegung der Sichtlinie (Line-Of-Sight/LOS) erfassen. Dabei kann ein nachgeschalteter Stabilisierungsregler in Verbindung mit entsprechenden Aktuatoren zur Achsdrehung (z. B. Motoren oder dergleichen) die Drehbewegung derart kompensieren, dass unabhängig von den Eigenbewegungen der Referenzfläche, d. h. des Befestigungspunkts des Sichtsystems bzw. der Komponente oder des Trägersystems am Träger, die Sichtlinie konstant bleibt. Solche Trägersysteme können dabei als Teil des Trägers ausgeführt sein oder, z. B. mittels einer geeigneten Befestigungseinrichtung (Befestigungsflansch oder dergleichen) auf dem Träger angebracht bzw. mit diesem verbunden sein.Components, such as vision systems in or on moving supports, especially vehicles, ships, aircraft, buoys, masts, etc., should be stabilized with respect to their position and / or orientation, especially in the case of systems with small fields of view. If such a position stabilization is lacking, observation during the movement of the carrier or the base is not or only with difficulty possible or the visual range can be adversely affected. It is known to arrange such components in carrier systems which are provided with position sensors, in particular inertially measuring position sensors, preferably rotational position sensors (eg gyroscope sensors / mechanical gyro sensors) or yaw rate sensors (eg gyrometers), which monitor the movement of the line of sight (Line -Of-Sight / LOS). In this case, a downstream stabilization controller in conjunction with corresponding actuators for axis rotation (eg motors or the like) can compensate for the rotational movement such that, independently of the proper movements of the reference surface, ie. H. the attachment point of the vision system or the component or the carrier system to the carrier, the line of sight remains constant. Such carrier systems can be designed as part of the carrier or, z. B. by means of a suitable fastening device (mounting flange or the like) mounted on the carrier or connected to this.

Es sind Lagesensoren, insbesondere Drehlagesensoren oder Drehratensensoren unterschiedlichster Technologien bekannt. Dazu gehören beispielsweise mechanische Trägheitskreisel, faseroptische Gyroskope (FOG), Laserkreisel oder moderne MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)-Gyroskope/-Kreisel.There are position sensors, in particular rotational position sensors or yaw rate sensors of various technologies known. These include, for example, mechanical inertial gyros, fiber optic gyroscopes (FOG), laser gyros, or advanced micro-electro-mechanical systems (MEMS) gyroscopes / gyros.

Derartige Sensoren zeigen jedoch eine – wenn auch geringe – Eigendrift. Diese Eigendrift ist von verschiedenen charakteristischen, individuellen und dynamischen Faktoren abhängig. Dabei spielen die verwendete Kreiseltechnologie, Bauteilstreuungen, Temperaturen oder auch die Alterung eine Rolle.However, such sensors show a - albeit small - self-drift. This self-drift depends on various characteristic, individual and dynamic factors. The used gyroscope technology, component scattering, temperatures or aging also play a role.

Aufgrund dieser Eigendrift bleibt eine Sichtlinie eines Sichtsystems, welches mittels eines Drehlagesensors oder Drehratensensors stabilisiert wird, über eine längere Zeit nicht konstant, sondern bewegt sich von der ursprünglichen Ausrichtung allmählich weg.Due to this intrinsic drift, a line of sight of a vision system which is stabilized by means of a rotational position sensor or yaw rate sensor does not remain constant over a longer period, but gradually moves away from the original orientation.

Um eine eingestellte Beobachtungsposition konstant zu halten, sollte diese Drift verhindert bzw. beseitigt werden. Aus der Praxis bekannte Systeme kompensieren die Drift, indem der Benutzer manuell, z. B. getrennt für jede Achsrichtung, eine Korrektur einstellt. Diese Vorgehensweise reduziert die Drift zwar deutlich. Jedoch enthält die Drift der Lagesensoren auch eine beispielsweise in Abhängigkeit von der Temperatur variierende Komponente, so dass mittels der manuell eingestellten Driftkompensation über eine längere Zeit kein gleichbleibender Erfolg erzielt werden kann. Der Benutzer muss in nachteiliger Weise erneut eingreifen und die Drift wieder manuell kompensieren. Da insbesondere Drehlagesensoren oder Drehratensensoren inertial messende Sensoren sind, hat die Erdrotation ebenfalls einen Einfluss auf die Drift. Dieser Einfluss ist breitengradabhängig und bezüglich des Höhenwinkels (Elevation) auch abhängig von der azimutalen Blickrichtung der Sichtlinie. So kehrt sich zum Beispiel der Einfluss der Erdrotation auf die Elevationsachse bei einer azimutalen Drehung um 180° um. Sonach erfordert eine azimutale Drehung einen erneuten Abgleich der Drift bezüglich der Elevation.In order to keep a set observation position constant, this drift should be prevented or eliminated. Systems known from practice compensate for drift by allowing the user to manually, e.g. B. separately for each axis, adjusts a correction. This procedure significantly reduces the drift. However, the drift of the position sensors also contains a component which varies, for example, as a function of the temperature, so that no constant success can be achieved over a longer period of time by means of the manually set drift compensation. The user must disadvantageously intervene again and compensate for the drift manually again. Since in particular rotational position sensors or yaw rate sensors are inertial measuring sensors, the earth rotation also has an influence on the drift. This influence is latitude-dependent and, with respect to the elevation angle, also dependent on the azimuthal line of sight. For example, the influence of the earth's rotation on the elevation axis reverses at an azimuthal rotation of 180 °. Thus, azimuthal rotation requires rebalancing the elevation drift.

Ein automatischer Driftabgleich, bei welchem die Kreiseldrift im Stillstand eines Trägersystems erfasst wird, ist ebenfalls bereits bekannt. Hierzu ist jedoch zwingend ein Stillstand der Plattformreferenzfläche bzw. des Trägers (z. B. in Form eines Land-/See-/Luftfahrzeugs, eines Mastes, einer Boje, usw.) erforderlich. Ebenso kann bei einem automatischen Driftabgleich ein externes hochwertiges Referenzkreiselsystem, wie beispielsweise eine Navigationsanlage, vonnöten sein.An automatic drift compensation, in which the rotary drift is detected when a carrier system is at a standstill, is likewise already known. For this purpose, however, a standstill of the platform reference surface or the support (eg in the form of a land / sea / aircraft, a mast, a buoy, etc.) is mandatory. Likewise, in an automatic drift compensation, an external high-quality reference gyroscope system, such as a navigation system, be required.

Zumeist ist ein Stillstand des Trägers oder des Trägersystems zumindest im Betrieb nicht zu erreichen, da dies bei Land- oder Luftfahrzeugen einem vorgegebenen Missionsziel entgegenstehen kann. Auf einem maritimen Träger, wie beispielsweise einem Boot, einem Schiff oder einer Boje, ist aufgrund des in der Regel vorherrschenden Seegangs ein völliger Stillstand des Trägersystems praktisch unmöglich. Für hohe Masten ist ein Ruhigstellen der Trägerplattform aufgrund der Windbewegung ebenfalls nicht immer möglich. Bisherige Verfahren mit Stützdaten einer Navigationsplattform scheitern zum Teil an der unzureichenden Leistungsfähigkeit der verwendeten Navigationsplattform. Höherwertige Navigationsplattformen kommen oft aus Kostengründen nicht in Betracht. Zudem wird nach einer azimutalen Drehung die Drift durch den breitengradabhängigen Einfluss der Erdrotation erneut verstimmt.In most cases, a standstill of the carrier or the carrier system at least during operation can not be achieved, since this may conflict with land or aircraft a given mission goal. On a maritime carrier, such as a boat, a ship or a buoy, a complete standstill of the carrier system is virtually impossible due to the generally prevailing sea state. For high masts resting the carrier platform due to the wind is also not always possible. Previous methods with support data of a navigation platform fail in part due to the insufficient performance of the navigation platform used. Higher-quality navigation platforms are often out of the question for cost reasons. In addition, after an azimuthal rotation, the drift is again detuned by the latitude-dependent influence of the Earth's rotation.

Bei optronischen Sichtsystemen ist ein Ersatz der Kreiselstabilisierung durch eine digitale Bildstabilisierung nicht praktikabel, da dies zu einer geringeren Stabilisierungsgüte und zu reduzierten Reichweiten führt, was in den meisten Systemen nicht akzeptabel ist. Außerdem ist der Dynamikbereich (bedingt durch die Amplitude der Störungen) in diesem Fall kleiner. Darüber hinaus ist das System bei einer Verwendung einer digitalen Bildstabilisierung und mechanisch gekoppelten Sicht- oder Wirksystemen nicht für Peil- und Zielanwendungen geeignet. Durch die Verarbeitung der Bilder kommt außerdem eine Zeitverzögerung des dargestellten Bildes hinzu, die oftmals nicht tolerierbar ist.In optronic vision systems, replacement of gyro stabilization with digital image stabilization is impractical because it results in lower stabilization quality and reduced ranges, which is not the case in most systems is acceptable. In addition, the dynamic range (due to the amplitude of the noise) is smaller in this case. Moreover, when using digital image stabilization and mechanically coupled vision or action systems, the system is not suitable for direction finding and target applications. By processing the images also adds a time delay of the displayed image, which is often intolerable.

Ausgehend davon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Trägersystem der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere bei welchem die Drift eines vorhandenen Lagesensors im dynamischen Betrieb des Trägersystems sicher bestimmt und ggf. kompensiert werden kann.Proceeding from this, the present invention has the object to provide a support system of the type mentioned, which avoids the disadvantages of the prior art, in particular in which the drift of an existing position sensor in the dynamic operation of the carrier system can be determined safely and possibly compensated.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Trägersystem gelöst, wenigstens umfassend:

  • – eine lagestabilisierte Komponente;
  • – einen bildgebenden Sensor, welcher dazu eingerichtet ist, fortlaufend Bildsignale eines Umgebungsbereichs des Trägersystems zu erfassen;
  • – einen, insbesondere inertialen Lagesensor;
  • – Stabilisierungsmittel zur fortlaufenden Stabilisierung der Lage und/oder der Ausrichtung der Komponente und des bildgebenden Sensors oder zumindest dessen Sichtlinie in Abhängigkeit von Messsignalen des Lagesensors; und
  • – Bildverarbeitungsmittel, welche dazu eingerichtet sind, automatisch eine vorhandene Drift des Lagesensors aus den von dem bildgebenden Sensor erfassten Bildsignalen zu bestimmen, wobei
  • – das Trägersystem dazu eingerichtet ist, automatisch die von den Bildverarbeitungsmitteln bestimmte vorhandene Drift des Lagesensors, insbesondere durch die Stabilisierungsmittel, wenigstens annähernd oder vollständig auszuregeln und/oder zu kompensieren.
According to the invention, this object is achieved by a carrier system, comprising at least:
  • A position stabilized component;
  • An imaging sensor configured to continuously acquire image signals of a surrounding area of the carrier system;
  • - One, in particular inertial position sensor;
  • - stabilizing means for continuously stabilizing the position and / or the orientation of the component and the imaging sensor or at least the line of sight in response to measurement signals of the position sensor; and
  • - Image processing means which are adapted to automatically determine an existing drift of the position sensor from the image signals detected by the imaging sensor, wherein
  • - The support system is adapted to automatically compensate for the determined by the image processing means existing drift of the position sensor, in particular by the stabilizing means, at least approximately or completely and / or compensate.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann eine automatische Driftkompensation bzw. eine Driftabgleich während des Betriebs bzw. während der Fahrt oder Bewegung des Trägersystems bzw. des zugehörigen Trägers (z. B. ein Fahrzeug) realisiert werden. Dies ist einer Driftkompensation im Stillstand des Trägersystems vorzuziehen, da dies die generelle Nutzung wesentlich verbessert. Ein Stillstand der Plattformreferenzfläche bzw. des Trägers ist somit in vorteilhafter Weise nicht erforderlich. Die Driftkompensation kann im dynamischen Betrieb, also mit Bewegung der Plattformreferenzfläche (z. B. Fahrzeugbewegung) erfolgen. Die Driftkompensation kann im Falle einer Drehung den Breitengrad abhängigen Einfluss der Erdrotation auf die Drift selbsttätig ausregeln. Es ist kein externes hochwertiges Referenzkreiselsystem, wie beispielsweise eine Navigationsanlage oder dergleichen erforderlich. Sonach wird eine dynamische Kompensation der Drift einer stabilisierten Plattform auf Basis von Szenendaten geschaffen. Die Szenendaten werden dem bildgebenden Sensor entnommen, dessen Sichtlinie durch das stabilisierende System inertial stabilisiert wird. Als bildgebender Sensor kann ein visueller Sensor (Kamera), ein thermischer Sensor (Wärmebildgerät oder dergleichen), ein Radarsensor (Radarszene) oder ein anderer im elektromagnetischen Spektrum passiv oder aktiv abbildender Sensor in Frage kommen. Durch die erfindungsgemäße automatische Driftkompensation können generell Kreisel zur Anwendung kommen, deren Drifteigenschaft eine geringe Stabilität aufweist, ohne dass der betrachtete Bereich allmählich verlassen wird. Dadurch können erhebliche Kosten eingespart werden.The measures according to the invention make it possible to realize automatic drift compensation or drift compensation during operation or during travel or movement of the carrier system or the associated carrier (eg a vehicle). This is preferable to a drift compensation at standstill of the carrier system, as this significantly improves the general use. A standstill of the platform reference surface or the carrier is thus advantageously not required. The drift compensation can take place in dynamic operation, that is to say with movement of the platform reference surface (eg vehicle movement). The drift compensation can automatically control the latitude-dependent influence of the Earth's rotation on the drift in case of a rotation. There is no external high-quality reference gyroscope system, such as a navigation system or the like required. Thus, a dynamic compensation of the drift of a stabilized platform based on scene data is created. The scene data is taken from the imaging sensor whose line of sight is inertially stabilized by the stabilizing system. The imaging sensor may be a visual sensor (camera), a thermal sensor (thermal imaging device or the like), a radar sensor (radar scene) or another passive or active imaging sensor in the electromagnetic spectrum. By means of the automatic drift compensation according to the invention, it is generally possible to use gyros whose drift property has a low stability without gradually leaving the considered area. This can save considerable costs.

In Anspruch 13 ist ein Verfahren, insbesondere zur fortlaufenden automatischen Bestimmung einer Drift eines Lagesensors, insbesondere im dynamischen Betrieb angegeben, wobei:

  • – wenigstens ein bildgebender Sensor oder zumindest dessen Sichtlinie in Abhängigkeit von Messsignalen des Lagesensors bezüglich der Lage und/oder der Ausrichtung stabilisiert wird, und wobei
  • – in Bildsignalen des wenigstens einen bildgebenden Sensors wenigstens eine globale Bewegung der von dem wenigstens einen bildgebenden Sensor aufgenommenen Szene innerhalb eines vorgebbaren zeitlichen Abstands erfasst wird, aus welcher die Drift des Lagesensors bestimmt wird.
Claim 13 specifies a method, in particular for the continuous automatic determination of a drift of a position sensor, in particular in dynamic operation, wherein:
  • - At least one imaging sensor or at least its line of sight in response to measurement signals of the position sensor with respect to the position and / or orientation is stabilized, and wherein
  • In image signals of the at least one imaging sensor, at least one global movement of the scene recorded by the at least one imaging sensor is detected within a predefinable time interval, from which the drift of the position sensor is determined.

Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls durch das in Anspruch 17 angegebene Verfahren gelöst. Anspruch 17 betrifft ein Verfahren zur, insbesondere fortlaufenden automatischen Stabilisierung der Lage und/oder der Ausrichtung einer Komponente, insbesondere während des dynamischen Betriebs, mittels Stabilisierungsmitteln basierend auf von einem Lagesensor erhaltenen Messsignalen wobei eine Drift des Lagesensors mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer Drift eines Lagesensors fortlaufend bestimmt wird, und wonach bei Vorhandensein der Drift des Lagesensors diese, insbesondere unter Verwendung der Stabilisierungsmittel, wenigstens annähernd oder vollständig ausgeregelt und/oder kompensiert wird.The object of the invention is also achieved by the method specified in claim 17. Claim 17 relates to a method for, in particular continuous automatic stabilization of the position and / or orientation of a component, in particular during dynamic operation, by means of stabilizing means based on received by a position sensor measuring signals wherein a drift of the position sensor by the inventive method for determining a drift of Position sensor is determined continuously, and according to which, in the presence of the drift of the position sensor, these, in particular using the stabilizing means, at least approximately or completely compensated and / or compensated.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur fortlaufenden Stabilisierung der Lage einer Komponente kann vorteilhafterweise auch als optionales Zubehör bzw. Add-on für Neuanlagen, aber auch für die Nachrüstung bereits existierender Anlagen verwendet werden.The method according to the invention for the continuous stabilization of the position of a component can advantageously also be used as an optional accessory or add-on for new installations, but also for retrofitting existing installations.

Vorteilhaft ist es, wenn die Bildverarbeitungsmittel dazu eingerichtet sind, die vorhandene Drift des Lagesensors aus und/oder in Abhängigkeit von einer globalen Bewegung der von dem Bildsensor aufgenommenen Szene, insbesondere innerhalb eines vorgebbaren oder variablen zeitlichen Abstands, zu bestimmen.It is advantageous if the image processing means are adapted to the existing drift of the position sensor and / or in response to a global movement of the image sensor recorded scene, in particular within a predefinable or variable time interval to determine.

Die Szenendaten des bildgebenden Sensors können somit mit einer Bildverarbeitung auf Szenenbewegungen analysiert werden. Anhand des Bildinhalts wird eine globale Bewegung über eine längere Zeit erkannt, welche anschließend zur automatischen Driftkompensation verwendet wird. Der zeitliche Abstand kann dabei fest vorgegeben sein oder variabel bestimmt werden.The scene data of the imaging sensor can thus be analyzed with image processing on scene movements. Based on the image content, a global movement is detected for a long time, which is then used for automatic drift compensation. The time interval can be fixed or variable determined.

Das Trägersystem kann dazu eingerichtet sein, die globale Bewegung der von dem bildgebenden Sensor aufgenommenen Szene in eine Winkelbewegung des bildgebenden Sensors umzurechnen.The carrier system can be set up to convert the global movement of the scene taken by the imaging sensor into an angular movement of the imaging sensor.

Die aus der Szene ermittelte globale Bewegung kann mittels der Sehfeldauflösung auf eine Winkelbewegung der Kamera umgerechnet werden.The global motion determined from the scene can be converted to an angular movement of the camera by means of the field of view resolution.

Bei dem Trägersystem kann eine Driftreglereinheit vorhanden sein, welche dazu eingerichtet ist, aus der globalen Bewegung der von dem bildgebenden Sensor aufgenommenen Szene oder aus der Winkelbewegung des bildgebenden Sensors ein Driftkompensationssignal zu bilden.A drift control unit may be present in the carrier system which is set up to form a drift compensation signal from the global movement of the scene recorded by the imaging sensor or from the angular movement of the imaging sensor.

Die ermittelte globale Bewegung der Szene oder die Winkelbewegung der Kamera kann einer Driftreglereinheit zugeführt werden, die daraus einen Kompensationswert bildet, mit welchem die Drift des Lagesensors beseitigt werden kann.The determined global movement of the scene or the angular movement of the camera can be fed to a drift control unit which forms a compensation value with which the drift of the position sensor can be eliminated.

Das Trägersystem kann dazu eingerichtet sein, die in den Messsignalen des Lagesensors enthaltene Drift des Lagesensors mittels des Driftkompensationssignals der Driftreglereinheit wenigstens annähernd oder vollständig auszuregeln und/oder zu kompensieren, insbesondere bevor die Messsignale des Lagesensors den Stabilisierungsmitteln zugeführt werden.The carrier system may be configured to at least approximately or completely compensate for and / or compensate for the drift of the position sensor contained in the measurement signals of the position sensor by means of the drift compensation signal of the drift controller, in particular before the measurement signals of the position sensor are supplied to the stabilizing means.

Um eine ausreichende Beruhigung der Komponente bzw. der Sichtlinie der Komponente zu erreichen, kann die im Ausgangssignal des Lagesensors enthaltene Eigendrift vor dem Stabilisierungsregler kompensiert werden.In order to achieve a sufficient calming of the component or the line of sight of the component, the self-drift contained in the output signal of the position sensor can be compensated before the stabilization controller.

Die Driftreglereinheit kann dazu eingerichtet sein, das Driftkompensationssignal, insbesondere mit einer großen Zeitkonstante, nachzuführen.The drift control unit may be configured to track the drift compensation signal, in particular with a large time constant.

Der Driftregler kann somit die Szenenbewegung zu Null regeln, indem er das Driftkompensationssignal, insbesondere mit großer Zeitkonstante, nachführt. Die Stabilisierungsmittel können sich zeitlich schnell ändernde Bewegungen des Trägersystems ausgleichen, während der Driftregler lediglich die sich zeitlich träge ändernden Driftbewegungen ausregelt.The drift controller can thus control the scene movement to zero by tracking the drift compensation signal, in particular with a large time constant. The stabilizing means can compensate for movements of the carrier system that change rapidly over time, while the drift controller merely adjusts the drift movements, which change with time delay.

In vorteilhafter Weise können die Bildverarbeitungsmittel dazu eingerichtet sein, zur Bestimmung der globalen Bewegung der von dem Bildsensor aufgenommenen Szene wenigstens einen statischen Bereich in einem von dem bildgebenden Sensor erfassten Bild zu bestimmen, welcher anschließend mittels einer Objektverfolgung oder einem Verfahren zur Objektverfolgung verfolgt wird.Advantageously, the image processing means may be arranged to determine at least one static area in an image acquired by the imaging sensor for determining the global movement of the scene captured by the image sensor, which is subsequently tracked by means of object tracking or object tracking.

Hierbei kann ein erkannter statischer Bereich in der Szene an eine Objektverfolgung (Tracking) übergeben werden. Verfahren zur Objektverfolgung sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Diese Objektverfolgung kann dann die Position eines manuell definierten oder eines zuvor erkannten und automatisch eingelernten statischen Bereichs in der Szene verfolgen und die dabei erkannten Positionsänderungen, vorzugsweise zeitlich tiefpassgefiltert, an die Driftreglereinheit zur Kompensation weitergeben. Somit können die globale Bewegung und damit die vorhandene Drift des Lagesensors mit einfachen Mitteln bestimmt werden.Here, a detected static area in the scene can be passed to an object tracking. Methods for object tracking are well known in the art. This object tracking can then track the position of a manually defined or previously recognized and automatically learned static area in the scene and pass the detected position changes, preferably temporally low-pass filtered, to the drift control unit for compensation. Thus, the global motion and thus the existing drift of the position sensor can be determined by simple means.

Die Bildverarbeitungsmittel können dazu eingerichtet sein, zur Bestimmung der globalen Bewegung der von dem bildgebenden Sensor aufgenommen Szene wenigstens zwei von dem bildgebenden Sensor erfasste Bilder in einem zeitlichen Abstand, insbesondere von 0,01 Sekunden bis 1 Stunde, vorzugsweise von 1 Sekunde bis 60 Sekunden zu verwenden oder zu vergleichen.The image processing means may be arranged to determine at least two images acquired by the imaging sensor at a time interval, in particular from 0.01 second to 1 hour, preferably from 1 second to 60 seconds, for determining the global movement of the scene taken by the imaging sensor use or compare.

Die Berechnung der globalen Bewegung bzw. der globalen Drift kann etwa mit einem in der EP 1 441 316 A2 offenbarten Verfahren zur Ermittlung einer Sensoreigenbewegung erfolgen. Im vorliegenden Fall kann eine zeitlich weiter auseinander liegende Betrachtung verwendet werden. Dazu können wenigstens zwei Bilder des bildgebenden Sensors in einem zeitlichen Abstand von 0,01 Sekunden bis 1 Stunde, vorzugsweise von 1 Sekunde bis 60 Sekunden verwendet werden. Die wenigstens zwei Bilder können dann tiefpassgefiltert und mittels einer Fast-Fourier-Transformation (FFT) in den Frequenzraum überführt werden. Dort können sie gefaltet werden, was einer Korrelation im Ortsraum entspricht und das Ergebnis kann mittels einer Reverse-FFT wieder in den Ortsraum zurück transformiert werden. In dem daraus entstehenden Ergebnisbild sind die Resultate aller Korrelationen als Grauwerte angegeben. Die Position des hellsten Grauwerts im Ergebnisbild entspricht demnach der Verschiebung des zweiten Bildes gegenüber dem ersten Bild des bildgebenden Sensors und somit der Drift des Stabilisierungssystems bzw. des Lagesensors im Zeitraum zwischen den beiden Aufnahmen. Die globale Bewegung der von dem bildgebenden Sensor aufgenommenen Szene bzw. der Driftvektor kann anhand des aktuellen Sehfeldes in eine Winkelbewegung des bildgebenden Sensors bzw. in einen Winkelwert umgerechnet werden und dem Driftregler zugeführt und damit ausgeregelt werden.The computation of the global movement or the global drift can be approximately with one in the EP 1 441 316 A2 disclosed methods for determining a sensor own movement done. In the present case, a more distant consideration can be used. For this purpose, at least two images of the imaging sensor can be used at a time interval of 0.01 second to 1 hour, preferably from 1 second to 60 seconds. The at least two images can then be low-pass filtered and converted into the frequency domain by means of a fast Fourier transformation (FFT). There they can be folded, which corresponds to a correlation in the position space and the result can be transformed back into the space by means of a reverse FFT. In the resulting result image, the results of all correlations are given as gray values. The position of the brightest gray value in the result image accordingly corresponds to the displacement of the second image with respect to the first image of the imaging sensor and thus the drift of the stabilization system or of the position sensor in the period between the two images. The global movement of the imaging sensor recorded scene or the drift vector can be converted based on the current field of view in an angular movement of the imaging sensor or in an angle value and fed to the drift controller and thus be corrected.

Somit können zur Bestimmung der globalen Bewegung der von dem bildgebenden Sensor aufgenommenen Szene:

  • – wenigstens zwei von dem bildgebenden Sensor erfasste Bilder in einem zeitlichen Abstand, insbesondere von 0,01 Sekunden bis 1 Stunde, vorzugsweise von 1 Sekunde bis 60 Sekunden, verwendet und/oder miteinander verglichen werden; und/oder
  • – wenigstens ein statischer Bereich in einem von dem bildgebenden Sensor erfassten Bild bestimmt werden, welcher anschließend mittels einer Objektverfolgung verfolgt wird. Es stehen daher zwei alternative Vorgehensweisen zur Verfügung, die auch miteinander kombinierbar sind.
Thus, to determine the global motion of the scene captured by the imaging sensor:
  • At least two images acquired by the imaging sensor are used and / or compared with one another at a time interval, in particular from 0.01 second to 1 hour, preferably from 1 second to 60 seconds; and or
  • - At least one static area are determined in an image captured by the imaging sensor, which is subsequently tracked by means of an object tracking. There are therefore two alternative approaches available, which can also be combined with each other.

Aus der globalen Bewegung der von dem bildgebenden Sensor aufgenommenen Szene oder aus der Winkelbewegung des bildgebenden Sensors kann ein Driftkompensationssignal gebildet werden. Die in den Messsignalen des Lagesensors enthaltene Drift des Lagesensors kann mittels des Driftkompensationssignals wenigstens annähernd oder vollständig ausgeregelt und/oder kompensiert werden, bevor die Messsignale des Lagesensors den Stabilisierungsmitteln zugeführt werden. Das Driftkompensationssignal kann, insbesondere mit einer großen Zeitkonstante nachgeführt werden.From the global motion of the scene taken by the imaging sensor or from the angular motion of the imaging sensor, a drift compensation signal may be formed. The drift of the position sensor contained in the measurement signals of the position sensor can be at least approximately or completely compensated and / or compensated by means of the drift compensation signal before the measurement signals of the position sensor are supplied to the stabilizing means. The drift compensation signal can be tracked, in particular with a large time constant.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn die ermittelte globale Bewegung der von dem Bildgebenden Sensor aufgenommenen Szene, insbesondere unter Verwendung eines Differenzbildes, auf Plausibilität geprüft wird.It is very advantageous if the determined global movement of the scene recorded by the imaging sensor, in particular using a difference image, is checked for plausibility.

Bei extremen Bewegungen in der Szene kann es eventuell zu Fehlberechnungen des Verschiebungsvektors kommen. Es ist somit vorteilhaft, derartige Fehlberechnungen zu erkennen und dann nicht zur Stabilisierung bzw. zur Kompensation der Drift zu verwenden. Dies kann z. B. mittels einer lokaltoleranten Subtraktion in einer sogenannten Neuner-Nachbarschaft beider Bilder mit einer Detektionsschwelle unter Beachtung des ermittelten Verschiebungsvektors erfolgen. In der digitalen Bildverarbeitung bedeutet eine Nachbarschaft eine kleine, definierte Bildregion um einen Pixel, wobei jeder Pixel eines Bildes vier, horizontale und vertikale, Nachbarn aufweist, welche sich dadurch auszeichnen, dass sie mit dem Pixel jeweils eine Pixelkante gemeinsam haben. Des Weiteren hat jeder Pixel eines Bildes auch vier diagonale Nachbarn, welche mit dem Pixel nur eine Ecke gemeinsam haben. Sonach kann z. B. von einer Vierer-Nachbarschaft oder einer Achter-Nachbarschaft gesprochen werden. Bei der im vorliegenden Fall verwendeten Neuner-Nachbarschaft handelt es sich um eine Achter-Nachbarschaft, welche um den mittleren bzw. zentralen Pixel erweitert wurde. Pixel, welche an Eckpunkten oder Rändern eines Bildes angeordnet sind, können entsprechend weniger Nachbarn aufweisen. Bei korrekter Berechnung und geringer Bewegung sind kaum Markierungen in einem auf diese Weise erstellten Differenzbild zu finden. Ist ein Großteil des Differenzbildes als Unterschied markiert, so ist die Berechnung fehlgeschlagen und das Ergebnis sollte nicht verwendet werden, wobei eine neue Berechnung erfolgen sollte. Bei lokalen Bereichen mit Differenzen fand eine Bewegung in der Szene statt. Ab einem einstellbaren Grenzwert, z. B. zwischen etwa 5% und etwa 50%, des Anteils dieser lokalen Bewegung im Bild kann entweder auch diese Berechnung nicht mehr verwendet werden oder die Berechnung muss erneut unter Ausmaskierung dieser Bereiche erfolgen. Da die Driftkompensation in zeitlich größeren Abständen erfolgt und somit bei Weitem keinen Videoechtzeitanforderungen unterliegt, können derartige iterative oder wiederholte Berechnungen bei Fehlern problemlos erfolgen.Extreme movements in the scene may cause miscalculations of the displacement vector. It is therefore advantageous to detect such miscalculations and then not to use for stabilization or to compensate for the drift. This can be z. B. by means of a locally tolerant subtraction in a so-called Neuner neighborhood of both images with a detection threshold under consideration of the determined displacement vector. In digital image processing, a neighborhood means a small, defined image region around a pixel, each pixel of an image having four, horizontal and vertical, neighbors characterized by having one pixel edge in common with the pixel. Furthermore, each pixel of an image also has four diagonal neighbors, which share only one corner with the pixel. Sonach can z. B. from a foursome neighborhood or a neighborhood of eight be spoken. The Neuner neighborhood used in the present case is a figure-of-eight neighborhood that has been extended by the middle or central pixel. Pixels arranged at vertices or edges of an image may correspondingly have fewer neighbors. If calculated correctly and with little movement, there are hardly any marks in a difference image created in this way. If a large part of the difference image is marked as a difference, the calculation has failed and the result should not be used, and a new calculation should be made. In local areas with differences, a movement took place in the scene. From an adjustable limit, z. For example, between about 5% and about 50% of the proportion of this local motion in the image, either this calculation can no longer be used or the calculation must be done again masking out these areas. Since the drift compensation takes place at longer intervals and thus is far from subject to video real-time requirements, such iterative or repeated calculations can easily be carried out in the event of errors.

In einer Ausgestaltung der Erfindung können die Stabilisierungsmittel umfassen:

  • – Antriebsmittel, um eine, insbesondere definierte Bewegung der lagestabilisierten Komponente durchzuführen; und
  • – eine Stabilisierungsreglereinheit, welche mit den Antriebsmitteln und dem Lagesensor kommunikationsverbunden ist, welche die Messsignale des Lagesensors als Eingangssignale erhält und welche dazu eingerichtet ist, um eine in den Messsignalen des Lagesensors vorhandene inertiale Drehbewegung zu Null zu regeln, indem sie die Antriebsmittel derart ansteuert, dass die lagestabilisierte Komponente und insbesondere der Lagesensor nachgeführt werden.
In one embodiment of the invention, the stabilizing agents may comprise:
  • - Drive means to perform a, in particular defined movement of the position-stabilized component; and
  • A stabilization control unit, which is connected in communication with the drive means and the position sensor, which receives the measurement signals of the position sensor as input signals and which is adapted to control an inertial rotational movement present in the measurement signals of the position sensor to zero, by controlling the drive means in such a way, that the position-stabilized component and in particular the position sensor are tracked.

Durch diese Maßnahme wird die Bewegung des Trägersystems ausgeglichen und die Komponente bzw. deren Sichtlinie stabilisiert.By this measure, the movement of the carrier system is compensated and the component or its line of sight stabilized.

Der, insbesondere inertiale Lagesensor kann als Drehlagesensor (z. B. Gyroskopsensor, mechanischer Kreisel oder dergleichen) oder als Drehratensensor (z. B. Gyrometer oder dergleichen) ausgeführt sein. Es eignen sich Lagesensoren beliebiger bzw. unterschiedlicher Technologien, z. B. mechanische Trägheitskreisel, faseroptische Gyroskope, Laserkreisel oder moderne MEMS-Gyroskope/-Kreisel.The, in particular, inertial position sensor can be embodied as a rotational position sensor (eg gyroscope sensor, mechanical gyro or the like) or as a rotation rate sensor (eg gyrometer or the like). There are position sensors of any or different technologies, eg. Mechanical inertial gyros, fiber optic gyroscopes, laser gyros or advanced MEMS gyroscopes / gyros.

Die lagestabilisierte Komponente kann den wenigstens einen bildgebenden Sensor oder ein Element, welches die Sichtlinie des bildgebenden Sensors stabilisiert, aufweisen.The position-stabilized component may comprise the at least one imaging sensor or an element that stabilizes the line of sight of the imaging sensor.

Die lagestabilisierte Komponente kann ein optronisches Sichtsystem sein. The position stabilized component may be an optronic vision system.

Während eines manuellen Richtvorgangs des optronischen Sichtsystems (Ändern der Sichtlinie/LOS) kann die Driftreglereinheit bzw. die Driftkompensation angehalten werden, um einer Fehlkompensation vorzubeugen. Nach Abschluss des Richtvorgangs wird die neu gewählte Sichtlinie und die neu zu erfassende Szene als Referenz verwendet.During a manual adjustment of the optronic vision system (change of line of sight / LOS), the drift control unit or the drift compensation can be stopped to prevent mismatching. After completing the straightening process, the newly selected line of sight and the scene to be captured are used as reference.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.Advantageous embodiments and developments of the invention will become apparent from the dependent claims. The following is an exemplary embodiment of the invention described in principle with reference to the drawing.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung des Wirkprinzips eines erfindungsgemäßen Trägersystems; 1 a schematic representation of the active principle of a carrier system according to the invention;

2 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung einer globalen Bildbewegung bzw. einer Drift in einem Bild; 2 a schematic representation to illustrate a global image movement or a drift in an image;

3 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines kleinen lokalen bewegten Bereichs; und 3 a schematic representation illustrating a small local moving area; and

4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Trägersystems. 4 a schematic representation of a carrier system according to the invention.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

In 1 ist das Wirkprinzip der erfindungsgemäßen automatischen Driftkompensation anhand einer Achse verdeutlicht. Dabei wird anhand des Bildinhalts eine globale Bewegung über eine längere Zeit erkannt und diese Bewegung als zusätzliche Kompensation verwendet. 1 zeigt ein Trägersystem 1, welches mittels einer Befestigungseinrichtung 10a (z. B. ein Befestigungsflansch oder dergleichen) auf einem, insbesondere beweglichen Träger 10b (z. B. ein Fahrzeug) angeordnet ist. In weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen könnte das Trägersystem 1 auch Teil eines, insbesondere beweglichen Trägers oder einer, insbesondere beweglichen Basis sein. Das Trägersystem 1 weist als lagestabilisierte Komponente ein optronisches Sichtsystem 2 mit einer Kamera (z. B. im visuellen Bereich) als bildgebendem Sensor 2a auf, welcher dazu eingerichtet ist, fortlaufend Bildsignale eines Umgebungsbereichs des Trägersystems 1 zu erfassen. In anderen Ausführungsbeispielen kann der bildgebende Sensor auch als Wärmebildgerät ausgeführt sein. Des Weiteren kann das optronische Sichtsystem 2 auch mehrere, insbesondere unterschiedliche bildgebende Sensoren aufweisen. Eine Sichtlinie LOS des bildgebenden Sensors 2a ist in 1 als gestrichelter Pfeil angedeutet. Das Trägersystem 1 weist ferner einen als Drehratensensor 3 ausgebildeten Lagesensor auf. In weiteren Ausführungsbeispielen könnte hier auch ein anderer Lagesensor, z. B. ein Drehlagesensor zum Einsatz kommen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das optronische Sichtsystem 2 mit dem bildgebenden Sensor 2a und der Drehratensensor 3 auf einer stabilisierten Plattform 4 angeordnet. In weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen könnte mit den notwendigen Änderungen auch auf eine stabilisierte Plattform 4 oder dergleichen verzichtet werden. In diesem Fall könnte das Trägersystem zur Stabilisierung dienen. Der Drehratensensor 3 kann, wie in 1 angedeutet, eine Drift oder eine Eigendrift aufweisen. Das Trägersystem 1 umfasst ferner Stabilisierungsmittel 5 zur fortlaufenden Stabilisierung der Lage des optronischen Sichtsystems 2 und des bildgebenden Sensors 2a oder zumindest dessen Sichtlinie LOS in Abhängigkeit von Messsignalen m_s des Drehratensensors 3 (in rad/s), welche eine inertiale Drehrate, insbesondere mit einer Drift, aufweisen können. Das Trägersystem 1 umfasst ferner Bildverarbeitungsmittel 6, welche dazu eingerichtet sind, automatisch eine vorhandene Drift des Drehratensensors 3 aus den von dem bildgebenden Sensor 2a erfassten und an die Bildverarbeitungsmittel 6 weitergeleiteten Bildsignalen v_s zu bestimmen. Das Trägersystem 1 ist dazu eingerichtet, automatisch die von den Bildverarbeitungsmitteln 6 bestimmte vorhandene Drift das Drehratensensors 3, insbesondere durch die Stabilisierungsmittel 5, wenigstens annähernd oder vollständig auszuregeln und/oder zu kompensieren.In 1 is the principle of action of the automatic drift compensation according to the invention illustrated by an axis. In the process, a global movement over a longer time is detected on the basis of the image content, and this movement is used as additional compensation. 1 shows a carrier system 1 , which by means of a fastening device 10a (For example, a mounting flange or the like) on a, in particular movable support 10b (For example, a vehicle) is arranged. In other embodiments, not shown, the carrier system 1 also be part of a, in particular mobile carrier or a particular mobile base. The carrier system 1 has as a position-stabilized component an optronic vision system 2 with a camera (eg in the visual field) as an imaging sensor 2a which is adapted to continuously image signals of a surrounding area of the carrier system 1 capture. In other embodiments, the imaging sensor may also be designed as a thermal imaging device. Furthermore, the optronic vision system 2 also have several, in particular different imaging sensors. A line of sight LOS of the imaging sensor 2a is in 1 indicated by a dashed arrow. The carrier system 1 also has a rotation rate sensor 3 trained position sensor on. In further embodiments, another position sensor, for. B. a rotary position sensor are used. In the present embodiment, the optronic vision system 2 with the imaging sensor 2a and the rotation rate sensor 3 on a stabilized platform 4 arranged. In further embodiments, not shown, could with the necessary changes to a stabilized platform 4 or the like can be dispensed with. In this case, the carrier system could serve for stabilization. The rotation rate sensor 3 can, as in 1 indicated, have a drift or a self-drift. The carrier system 1 further includes stabilizing agents 5 for the continuous stabilization of the position of the optronic vision system 2 and the imaging sensor 2a or at least its line of sight LOS as a function of measuring signals m_s of the rotation rate sensor 3 (in rad / s), which can have an inertial rotation rate, in particular with a drift. The carrier system 1 further comprises image processing means 6 , which are adapted to automatically an existing drift of the rotation rate sensor 3 from the of the imaging sensor 2a recorded and to the image processing means 6 to determine the transmitted image signals v_s. The carrier system 1 is set to automatically the image processing means 6 certain existing drift the rotation rate sensor 3 , in particular by the stabilizing agents 5 to at least approximately or completely correct and / or compensate.

Die Stabilisierungsmittel 5 umfassen als Motor, vorzugsweise Elektromotor, ausgebildete Antriebsmittel 5a, um eine Bewegung der stabilisierten Plattform 4 bzw. der lagestabilisierten Komponente bzw. des optronischen Sichtsystems 2 durchzuführen, und eine Stabilisierungsreglereinheit 5b, welche mit den Antriebsmitteln 5a und dem Drehratensensor 3 kommunikationsverbunden ist, welche die Messsignale m_s des Drehratensensors 3 als Eingangssignale erhält, und welche dazu eingerichtet ist, eine in den Messsignalen m_s des Drehratensensors 3 vorhandene inertiale Drehbewegung zu Null zu regeln, indem sie die Antriebsmittel 5a derart ansteuert, dass das optronische Sichtsystem 2 und der Drehratensensor 3 bzw. die stabilisierte Plattform 4, auf welcher das optronische Sichtsystem 2 und der Drehratensensor 3 angeordnet sind, nachgeführt wird.The stabilizers 5 comprise drive means designed as a motor, preferably an electric motor 5a to move the stabilized platform 4 or the position-stabilized component or the optronic vision system 2 and a stabilizer control unit 5b , which with the drive means 5a and the rotation rate sensor 3 is communicatively connected, which the measurement signals m_s the rotation rate sensor 3 receives as input signals, and which is adapted to one in the measurement signals m_s the rotation rate sensor 3 to regulate existing inertial rotational motion to zero by using the drive means 5a in such a way that the optronic vision system 2 and the rotation rate sensor 3 or the stabilized platform 4 on which the optronic vision system 2 and the rotation rate sensor 3 are arranged, is tracked.

Die Bildverarbeitungsmittel 6 erhalten als Eingangssignal die von dem bildgebenden Sensor 2a erfassten Bildsignale v_s. Die Bildverarbeitungsmittel 6 sind dazu eingerichtet, die vorhandene Drift des Drehratensensors 3 aus bzw. in Abhängigkeit von einer globalen Bewegung der von dem bildgebenden Sensor 2a aufgenommenen Szene innerhalb eines vorgebbaren oder variablen zeitlichen Abstands zu bestimmen. Die Bildverarbeitungsmittel 6 liefern als Ausgangssignal ein Signal, welches die globale Bewegung der von dem bildgebenden Sensor 2a aufgenommenen Szene charakterisiert (in Pixel/s) und welches in der 1 mit dem Bezugszeichen b_s versehen ist. Das Trägersystem 1 ist dazu eingerichtet, die ermittelte globale Bewegung b_s der von dem bildgebenden Sensor 2a aufgenommenen Szene, vorzugsweise mittels einer Sehfeldauflösung A, in eine Winkelbewegung des bildgebenden Sensors 2a (in rad/s) umzurechnen. Das die Winkelbewegung des bildgebenden Sensors 2a charakterisierende Signal ist in 1 mit dem Bezugszeichen w_s versehen und wird einer Driftreglereinheit 7 wiederum als Eingangssignal zugeführt. Die Driftreglereinheit 7 ist dazu eingerichtet, aus dem Signal b_s der globalen Bewegung der von dem bildgebenden Sensor 2a aufgenommenen Szene und/oder aus dem Signal w_s der Winkelbewegung des bildgebenden Sensors 2a ein Driftkompensationssignal d_s (in rad/s) zu bilden.The image processing means 6 received as input signal from the imaging sensor 2a captured image signals v_s. The image processing means 6 are adapted to the existing drift of the rotation rate sensor 3 from or depending on a global movement of the imaging sensor 2a determined scene within a predeterminable or variable time interval. The image processing means 6 provide as output a signal indicating the global motion of the imaging sensor 2a recorded scene (in pixels / s) and which in the 1 is provided with the reference b_s. The carrier system 1 is configured to detect the detected global motion b_s of the imaging sensor 2a recorded scene, preferably by means of a field of view resolution A, in an angular movement of the imaging sensor 2a to convert (in rad / s). The angular movement of the imaging sensor 2a characterizing signal is in 1 is provided with the reference symbol w_s and is a drift control unit 7 again supplied as an input signal. The drift controller unit 7 is adapted to from the signal b_s of the global motion of the imaging sensor 2a recorded scene and / or from the signal w_s the angular movement of the imaging sensor 2a to form a drift compensation signal d_s (in rad / s).

Wie aus 1 ersichtlich, können die Antriebsmittel 5a die stabilisierte Plattform 4 bzw. das optronische Sichtsystem 2 und den Drehratensensor 3 in einer durch den Doppelpfeil P1 angedeuteten Verstellrichtung bzw. Achse stabilisieren. Das Prinzip lässt sich jedoch gleichermaßen für eine zwei- und dreiachsige Stabilisierung verwenden. Durch die Nachführung des optronischen Sichtsystems 2 wird die Sichtlinie LOS des optronischen Sichtsystems 2 bzw. des bildgebenden Sensors 2a stabilisiert.How out 1 can be seen, the drive means 5a the stabilized platform 4 or the optronic vision system 2 and the rotation rate sensor 3 stabilize in an indicated by the double arrow P1 adjustment direction or axis. However, the principle can equally be used for two- and three-axis stabilization. By tracking the optronic vision system 2 becomes the line of sight LOS of the optronic vision system 2 or the imaging sensor 2a stabilized.

Die in den Messsignalen m_s des Drehratensensors 3 enthaltene Drift des Drehratensensors 3 wird mittels des Driftkompensationssignals d_s der Driftreglereinheit 7 ausgeregelt und/oder kompensiert, bevor die Messsignale m_s des Drehratensensors 3 den Stabilisierungsmitteln 5 zugeführt werden. Hierzu wird das Driftkompensationssignal d_s in geeigneter Weise auf die Messsignale m_s des Drehratensensors 3 addiert, wonach diese driftbereinigten Messsignale mb_s des Drehratensensors 3 der Stabilisierungsreglereinheit 5b der Stabilisierungsmittel 5 als Eingangssignal zugeführt werden. Die driftbereinigten Messsignale mb_s des Drehratensensors 3 sind somit um die Drift des Drehratensensors 3 bereinigt. Die Driftreglereinheit 7 ist dazu eingerichtet, das Driftkompensationssignal d_s, insbesondere mit einer großen Zeitkonstante, nachzuführen.The in the measurement signals m_s of the rotation rate sensor 3 included drift of the rotation rate sensor 3 is determined by means of the drift compensation signal d_s of the drift control unit 7 adjusted and / or compensated before the measurement signals m_s the rotation rate sensor 3 the stabilizing agents 5 be supplied. For this purpose, the drift compensation signal d_s is suitably applied to the measurement signals m_s of the rotation rate sensor 3 after which these drift-adjusted measuring signals mb_s of the rotation rate sensor 3 the stabilization controller unit 5b the stabilizer 5 be supplied as an input signal. The drift-adjusted measuring signals mb_s of the rotation rate sensor 3 are thus the drift of the rotation rate sensor 3 adjusted. The drift controller unit 7 is adapted to track the drift compensation signal d_s, in particular with a large time constant.

In 2 wird eine globale Bildbewegung bzw. ein Driftvektor in einem von einem bildgebenden Sensor erfassten Bild durch Pfeile P2 verdeutlicht. Im Gegensatz dazu ist in 3 ein kleiner lokal bewegter Bereich L in einem Differenzbild angedeutet.In 2 For example, a global image movement or a drift vector in an image captured by an imaging sensor is illustrated by arrows P2. In contrast, in 3 a small locally moving area L indicated in a differential image.

Die Bildverarbeitungsmittel 6 können dazu eingerichtet sein, zur Bestimmung der globalen Bewegung b_s der von dem bildgebenden Sensor 2a aufgenommenen Szene wenigstens zwei von dem bildgebenden Sensor 2a erfasste Bilder in einem zeitlichen Abstand, insbesondere von 0,01 Sekunden bis 1 Stunde, vorzugsweise von 1 Sekunde bis 60 Sekunden, zu verwenden.The image processing means 6 may be configured to determine the global motion b_s of the imaging sensor 2a recorded scene at least two of the imaging sensor 2a captured images at a time interval, in particular from 0.01 seconds to 1 hour, preferably from 1 second to 60 seconds to use.

Die Berechnung der globalen Bewegung bzw. der globalen Drift kann hierzu mit einem in der EP 1 441 316 A2 beschriebenen Verfahren zur Ermittlung einer Sensoreigenbewegung erfolgen. Im vorliegenden Fall kann eine zeitlich weiter auseinander liegende Betrachtung verwendet werden. Dazu können wenigstens zwei Bilder des bildgebenden Sensors 2a in einem zeitlichen Abstand von 0,01 Sekunden bis 1 Stunde, vorzugsweise von 1 Sekunde bis 60 Sekunden verwendet werden. Die wenigstens zwei Bilder können dann tiefpassgefiltert und mittels einer Fast-Fourier-Transformation (FFT) in den Frequenzraum überführt werden. Dort können sie gefaltet werden, was einer Korrelation im Ortsraum entspricht und das Ergebnis kann mittels einer Reverse-FFT wieder in den Ortsraum zurück transformiert werden. In dem daraus entstehenden Ergebnisbild sind die Resultate aller Korrelationen als Grauwerte angegeben. Die Position des hellsten Grauwerts im Ergebnisbild entspricht demnach der Verschiebung des zweiten Bildes gegenüber dem ersten Bild des bildgebenden Sensors 2a und somit der Drift des Stabilisierungssystems bzw. des Drehratensensors 3 im Zeitraum zwischen den beiden Aufnahmen (siehe 2).The calculation of the global motion or the global drift can be done with a in the EP 1 441 316 A2 described method for determining a sensor own movement done. In the present case, a more distant consideration can be used. For this purpose, at least two images of the imaging sensor 2a be used at a time interval of 0.01 second to 1 hour, preferably from 1 second to 60 seconds. The at least two images can then be low-pass filtered and converted into the frequency domain by means of a fast Fourier transformation (FFT). There they can be folded, which corresponds to a correlation in the position space and the result can be transformed back into the space by means of a reverse FFT. In the resulting result image, the results of all correlations are given as gray values. The position of the brightest gray level in the result image accordingly corresponds to the displacement of the second image with respect to the first image of the imaging sensor 2a and thus the drift of the stabilization system or the yaw rate sensor 3 in the period between the two shots (see 2 ).

Die ermittelte globale Bewegung b_s der von dem bildgebenden Sensor 2a aufgenommenen Szene kann, insbesondere unter Verwendung eines Differenzbildes, auf Plausibilität geprüft werden.The determined global motion b_s of the imaging sensor 2a recorded scene can be checked for plausibility, in particular using a difference image.

Bei extremen Bewegungen in der Szene kann es eventuell zu Fehlberechnungen des Driftvektors kommen. Es ist somit vorteilhaft, derartige Fehlberechnungen zu erkennen und nicht zur Stabilisierung bzw. zur Kompensation der Drift zu verwenden. Dies kann z. B. mittels einer lokaltoleranten Subtraktion in einer sogenannten Neuner-Nachbarschaft beider Bilder mit einer Detektionsschwelle unter Beachtung des ermittelten Driftvektors erfolgen. Bei korrekter Berechnung und geringer Bewegung sind kaum Markierungen in einem auf diese Weise erstellten Differenzbild zu finden. Ist ein Großteil des Differenzbildes als Unterschied markiert, so ist die Berechnung fehlgeschlagen und das Ergebnis sollte somit nicht verwendet werden, wobei eine neue Berechnung erfolgen sollte. Bei lokalen Bereichen mit Differenzen fand eine Bewegung in der Szene statt (siehe 3). Ab einem einstellbaren Grenzwert, z. B. zwischen etwa 5% und etwa 50%, des Anteils dieser lokalen Bewegung im Bild kann entweder auch diese Berechnung nicht mehr verwendet werden oder die Berechnung muss erneut unter Ausmaskierung dieser Bereiche erfolgen. Da die Driftkompensation in zeitlich größeren Abständen erfolgt und somit bei Weitem keinen Videoechtzeitanforderungen unterliegt, können derartige iterative oder wiederholte Berechnungen bei Fehlern problemlos erfolgen.Extreme movements in the scene may cause miscalculations of the drift vector. It is therefore advantageous to detect such miscalculations and not to use for stabilization or to compensate for the drift. This can be z. B. by means of a locally tolerant subtraction in a so-called Neuner neighborhood of both images with a detection threshold taking into account the determined drift vector. If calculated correctly and with little movement, there are hardly any marks in a difference image created in this way. If a large part of the difference image is marked as a difference, the calculation has failed and the result should therefore not be used, whereby a new calculation should take place. In local areas with differences, a movement took place in the scene (see 3 ). From an adjustable limit, z. For example, between about 5% and about 50% of the proportion of this local motion in the image, either this calculation can no longer be used or the calculation must be done again masking out these areas. Since the drift compensation takes place at longer intervals and thus is far from subject to video real-time requirements, such iterative or repeated calculations can easily be carried out in the event of errors.

Alternativ oder zusätzlich können die Bildverarbeitungsmittel 6 dazu eingerichtet sein, zur Bestimmung der globalen Bewegung b_s der von dem bildgebenden Sensor 2a aufgenommenen Szene wenigstens einen statischen Bereich in einem von dem bildgebenden Sensor 2a erfassten Bild zu bestimmen, welcher anschließend mittels einer Objektverfolgung verfolgt wird.Alternatively or additionally, the image processing means 6 be configured to determine the global motion b_s of the imaging sensor 2a recorded scene at least one static area in one of the imaging sensor 2a captured image, which is subsequently tracked by means of an object tracking.

Hierbei kann ein erkannter statischer Bereich in der Szene an eine Objektverfolgung (Tracking) der Bildverarbeitungsmittel 6 übergeben werden. Verfahren zur Objektverfolgung sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Diese Objektverfolgung kann dann die Position eines zuvor erkannten und automatisch eingelernten statischen Bereichs in der Szene verfolgen und die dabei erkannten Positionsänderungen, vorzugsweise zeitlich tiefpassgefiltert, an die Driftreglereinheit zur Kompensation weitergeben. Auf diese Weise können die globale Bewegung und damit die vorhandene Drift des Drehratensensors 3 mit einfachen Mitteln bestimmt werden.In this case, a recognized static area in the scene can be followed by an object tracking (tracking) of the image processing means 6 be handed over. Methods for object tracking are well known in the art. This object tracking can then track the position of a previously recognized and automatically taught-in static area in the scene and pass on the position changes detected thereby, preferably with low-pass filtering in terms of time, to the drift control unit for compensation. In this way, the global motion and thus the existing drift of the rotation rate sensor 3 be determined by simple means.

Somit ist ein Verfahren zur Bestimmung der Drift des Drehratensensors 3 angegeben, wobei:

  • – der bildgebende Sensor 2a oder zumindest dessen Sichtlinie LOS in Abhängigkeit von den Messsignalen m_s des Drehratensensors 3 bezüglich der Lage und/oder der Ausrichtung stabilisiert wird, und wobei
  • – in den Bildsignalen v_s des bildgebenden Sensors 2a wenigstens eine globale Bewegung b_s der von dem bildgebenden Sensor 2a aufgenommenen Szene innerhalb eines vorgebbaren zeitlichen Abstands erfasst wird, aus welcher die Drift des Drehratensensors 3 bestimmt wird.
Thus, a method for determining the drift of the rotation rate sensor 3 indicated, wherein:
  • - the imaging sensor 2a or at least its line of sight LOS in dependence on the measurement signals m_s of the rotation rate sensor 3 is stabilized with respect to the position and / or orientation, and wherein
  • In the image signals v_s of the imaging sensor 2a at least one global movement b_s that of the imaging sensor 2a recorded scene within a predetermined time interval, from which the drift of the rotation rate sensor 3 is determined.

Des Weiteren wird ein Verfahren zur fortlaufenden Stabilisierung der Lage und/oder der Ausrichtung des optronischen Sichtsystems 2 mittels der Stabilisierungsmittel 5 basierend auf von dem Drehratensensors 3 erhaltenen Messsignalen m_s bereitgestellt, wobei die Drift des Drehratensensors 3 mittels des vorstehend angegebenen Verfahrens zur Bestimmung der Drift des Drehratensensors 3 fortlaufend bestimmt wird, und wonach bei Vorhandensein der Drift, diese, insbesondere unter Verwendung der Stabilisierungsmittel 5, wenigstens annähernd oder vollständig ausgeregelt und/oder kompensiert wird.Furthermore, a method for continuously stabilizing the position and / or the orientation of the optronic vision system 2 by means of the stabilizing agent 5 based on the rotation rate sensor 3 received measurement signals m_s provided, wherein the drift of the rotation rate sensor 3 by means of the above-mentioned method for determining the drift of the rotation rate sensor 3 is continuously determined, and then in the presence of drift, these, in particular using the stabilizing agent 5 , at least approximately or completely compensated and / or compensated.

4 zeigt eine Ausführungsform eines beweglichen erfindungsgemäßen Trägersystems 1 mit einem in zwei Achsen EL (Elevation) und AZ (Azimut) stabilisierten, als Sensorkopf ausgeführten, optronischen Sichtsystem 2. Die als Befestigungsflansch ausgeführte Befestigungseinrichtung 10a verbindet das optronische Sichtsystem 2 bzw. das Trägersystem 1 mit dem Träger 10b. Eine Verstellbarkeit des optronischen Sichtsystems 2 als lagestabilisierte Komponente bezüglich der Achsen EL und AZ ist durch Doppelpfeile P3a und P4a angedeutet. Hierdurch können durch Doppelpfeile P3b und P4b angedeutete Bewegungen des Trägers 10b bezüglich der Achsen EL und AZ durch die Lagestabilisierung entsprechend ausgeglichen werden. Translatorische Richtungen sind durch die Doppelpfeile P5 symbolisiert. Das optronische Sichtsystem 2 weist einen als Kamera ausgeführten bildgebenden Sensor 2a und einen weiteren als Wärmebildgerät ausgeführten bildgebenden Sensor 2b auf. Ein Drehratensensor 3, welcher in beiden Achsen EL, AZ Messsignale liefert, ist in dem optronischen Sichtsystem 2 integriert (gestrichelt angedeutet). Des Weiteren sind erste Antriebsmittel 5a.1 zur Verstellung des optronischen Sichtsystems 2 entlang der Achse EL und zweite Antriebsmittel 5a.2 zur Verstellung des optronischen Sichtsystems 2 entlang der Achse AZ vorgesehen. Selbstverständlich kann das optronische Sichtsystem 2 bzw. des Trägersystem 1 gemäß 4 auch die Komponenten 5b, 6 und 7 aufweisen (gestrichelt angedeutet). Zur Bestimmung der Drift können prinzipiell beide bildgebende Sensoren 2a und 2b sowohl einzeln als auch in Kombination herangezogen werden. 4 shows an embodiment of a movable carrier system according to the invention 1 with an optronic vision system stabilized in two axes EL (elevation) and AZ (azimuth), designed as a sensor head 2 , The fastening device designed as a fastening flange 10a connects the optronic vision system 2 or the carrier system 1 with the carrier 10b , An adjustability of the optronic vision system 2 as a position-stabilized component with respect to the axes EL and AZ is indicated by double arrows P3a and P4a. This can be indicated by double arrows P3b and P4b movements of the carrier 10b with respect to the axes EL and AZ are compensated by the position stabilization accordingly. Translational directions are symbolized by the double arrows P5. The optronic vision system 2 has an imaging sensor designed as a camera 2a and another imaging device configured as a thermal imaging device 2 B on. A rotation rate sensor 3 , which supplies measurement signals in both axes EL, AZ, is in the optronic vision system 2 integrated (indicated by dashed lines). Furthermore, first drive means 5a.1 for adjusting the optronic vision system 2 along the axis EL and second drive means 5a.2 for adjusting the optronic vision system 2 provided along the axis AZ. Of course, the optronic vision system 2 or the carrier system 1 according to 4 also the components 5b . 6 and 7 have (indicated by dashed lines). In principle, both imaging sensors can be used to determine the drift 2a and 2 B be used both individually and in combination.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Trägersystemcarrier system
22
optronisches Sichtsystemoptronic vision system
2a, 2b2a, 2b
bildgebende SensorenImaging sensors
33
DrehratensensorYaw rate sensor
44
stabilisierte Plattformstabilized platform
55
Stabilisierungsmittelstabilizer
5a, 5a.1, 5a.25a, 5a.1, 5a.2
Antriebsmitteldrive means
5b5b
StabilisierungsreglereinheitStabilization regulator unit
66
BildverarbeitungsmittelImage processing means
77
DriftreglereinheitDrift regulator unit
10a10a
Befestigungseinrichtungfastening device
10b10b
Trägercarrier
LOSCOME ON
Line-of-Sight/SichtlinieLine-of-Sight / line of sight
AA
SehfeldauflösungSehfeldauflösung
LL
lokal bewegter Bereichlocally moved area
ELEL
Achse ElevationAxis elevation
AZAZ
Achse AzimutAxis azimuth
m_sm_s
Messsignale des LagesensorsMeasuring signals of the position sensor
mb_smb_s
driftbereinigte Messsignale des Lagesensorsdrift-adjusted measuring signals of the position sensor
v_s V_S
Bildsignale des bildgebenden SensorsImage signals of the imaging sensor
b_sB_s
Signal bezüglich der globalen Bewegung der SzeneSignal regarding the global movement of the scene
w_sw_s
Signal bezüglich der Winkelbewegung des bildgebenden SensorsSignal relating to the angular movement of the imaging sensor
d_sd_s
DriftkompensationssignalDrift compensation signal
P1, P2, P3a, P3b, P4a, P4b, P5P1, P2, P3a, P3b, P4a, P4b, P5
Pfeile/DoppelpfeileArrows / double arrows

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1441316 A2 [0029, 0054] EP 1441316 A2 [0029, 0054]

Claims (23)

Trägersystem (1), wenigstens umfassend: – eine lagestabilisierte Komponente (2); – einen bildgebenden Sensor (2a, 2b), welcher dazu eingerichtet ist, fortlaufend Bildsignale eines Umgebungsbereichs des Trägersystems (1) zu erfassen; – einen Lagesensor (3); – Stabilisierungsmittel (5) zur fortlaufenden Stabilisierung der Lage und/oder der Ausrichtung der Komponente (2) und des bildgebenden Sensors (2a, 2b) oder zumindest dessen Sichtlinie (LOS) in Abhängigkeit von Messsignalen (m_s) des Lagesensors (3); und – Bildverarbeitungsmittel (6), welche dazu eingerichtet sind, automatisch eine vorhandene Drift des Lagesensors (3) aus den von dem bildgebenden Sensor (2a, 2b) erfassten Bildsignalen (v_s) zu bestimmen, wobei – das Trägersystem (1) dazu eingerichtet ist, automatisch die von den Bildverarbeitungsmitteln (6) bestimmte vorhandene Drift des Lagesensors (3), insbesondere durch die Stabilisierungsmittel (5), wenigstens annähernd auszuregeln und/oder zu kompensieren.Carrier system ( 1 ), comprising at least: - a position-stabilized component ( 2 ); An imaging sensor ( 2a . 2 B ), which is arranged to continuously display image signals of a surrounding area of the carrier system ( 1 ) capture; A position sensor ( 3 ); Stabilizing agent ( 5 ) for continuously stabilizing the position and / or orientation of the component ( 2 ) and the imaging sensor ( 2a . 2 B ) or at least its line of sight (LOS) as a function of measuring signals (m_s) of the position sensor ( 3 ); and image processing means ( 6 ), which are adapted to automatically detect an existing drift of the position sensor ( 3 ) from the imaging sensor ( 2a . 2 B ) detected image signals (v_s), wherein - the carrier system ( 1 ) is arranged to automatically read the image processing means ( 6 ) certain existing drift of the position sensor ( 3 ), in particular by the stabilizers ( 5 ), at least approximately correct and / or compensate. Trägersystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Bildverarbeitungsmittel (6) dazu eingerichtet sind, die vorhandene Drift des Lagesensors (3) aus einer globalen Bewegung (b_s) der von dem bildgebenden Sensor (2a, 2b) aufgenommenen Szene innerhalb eines vorgebbaren oder variablen zeitlichen Abstands zu bestimmen.Carrier system ( 1 ) according to claim 1, wherein the image processing means ( 6 ) are adapted to the existing drift of the position sensor ( 3 ) from a global movement (b_s) of the imaging sensor ( 2a . 2 B ) within a predefinable or variable time interval. Trägersystem (1) nach Anspruch 2, welches dazu eingerichtet ist, die globale Bewegung (b_s) der von dem bildgebenden Sensor (2a, 2b) aufgenommenen Szene in eine Winkelbewegung (w_s) des bildgebenden Sensors (2a, 2b) umzurechnen.Carrier system ( 1 ) according to claim 2, which is adapted to control the global movement (b_s) of the imaging sensor ( 2a . 2 B ) recorded scene in an angular movement (w_s) of the imaging sensor ( 2a . 2 B ) to convert. Trägersystem (1) nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem eine Driftreglereinheit (7) vorhanden ist, welche dazu eingerichtet ist, aus der globalen Bewegung (b_s) der von dem bildgebenden Sensor (2a, 2b) aufgenommenen Szene oder aus der Winkelbewegung (w_s) des bildgebenden Sensors (2a, 2b) ein Driftkompensationssignal (d_s) zu bilden.Carrier system ( 1 ) according to claim 2 or 3, wherein a drift control unit ( 7 ), which is adapted from the global motion (b_s) of the imaging sensor ( 2a . 2 B ) or from the angular movement (w_s) of the imaging sensor ( 2a . 2 B ) to form a drift compensation signal (d_s). Trägersystem (1) nach Anspruch 4, welches dazu eingerichtet ist, die in den Messsignalen (m_s) des Lagesensors (3) enthaltene Drift des Lagesensors (3) mittels des Driftkompensationssignals (d_s) der Driftreglereinheit (7) auszuregeln und/oder zu kompensieren bevor die Messsignale (m_s) des Lagesensors (3) den Stabilisierungsmitteln (5) zugeführt werden.Carrier system ( 1 ) according to claim 4, which is set up in the measuring signals (m_s) of the position sensor ( 3 ) contained drift of the position sensor ( 3 ) by means of the drift compensation signal (d_s) of the drift control unit ( 7 ) and / or compensate before the measuring signals (m_s) of the position sensor ( 3 ) the stabilizing agents ( 5 ). Trägersystem (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Driftreglereinheit (7) dazu eingerichtet ist, das Driftkompensationssignal (d_s), insbesondere mit einer großen Zeitkonstanten, nachzuführen.Carrier system ( 1 ) according to claim 4 or 5, wherein the drift control unit ( 7 ) is adapted to track the drift compensation signal (d_s), in particular with a large time constant. Trägersystem (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Bildverarbeitungsmittel (6) dazu eingerichtet sind, zur Bestimmung der globalen Bewegung (b_s) der von dem bildgebenden Sensor (2a, 2b) aufgenommenen Szene wenigstens einen statischen Bereich in einem von dem bildgebenden Sensor (2a, 2b) erfassten Bild zu bestimmen, welcher anschließend mittels einer Objektverfolgung verfolgt wird.Carrier system ( 1 ) according to one of claims 2 to 6, wherein the image processing means ( 6 ) are arranged to determine the global movement (b_s) of the imaging sensor ( 2a . 2 B ) recorded at least one static area in one of the imaging sensor ( 2a . 2 B ), which is subsequently tracked by means of object tracking. Trägersystem (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Bildverarbeitungsmittel (6) dazu eingerichtet sind, zur Bestimmung der globalen Bewegung (b_s) der von dem bildgebenden Sensor (2a, 2b) aufgenommenen Szene wenigstens zwei von dem bildgebenden Sensor (2a, 2b) erfasste Bilder in einem zeitlichen Abstand, insbesondere von 0,01 Sekunden bis 1 Stunde, vorzugsweise von 1 Sekunde bis 60 Sekunden, zu verwenden.Carrier system ( 1 ) according to one of claims 2 to 7, wherein the image processing means ( 6 ) are arranged to determine the global movement (b_s) of the imaging sensor ( 2a . 2 B ) recorded scene at least two of the imaging sensor ( 2a . 2 B ) to be used at a time interval, in particular from 0.01 seconds to 1 hour, preferably from 1 second to 60 seconds. Trägersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Stabilisierungsmittel (5) umfassen: – Antriebsmittel (5a, 5a.1, 5a.2), um eine Bewegung der lagestabilisierten Komponente (2) durchzuführen; und – eine Stabilisierungsreglereinheit (5b), welche mit den Antriebsmitteln (5a, 5a.1, 5a.2) und dem Lagesensor (3) kommunikationsverbunden ist, welche die Messsignale (m_s) des Lagesensors (3) als Eingangssignale erhält und welche dazu eingerichtet ist, um eine in den Messsignalen (m_s) des Lagesensors (3) vorhandene inertiale Drehbewegung zu Null zu regeln, indem sie die Antriebsmittel (5a, 5a.1, 5a.2) derart ansteuert, dass die lagestabilisierte Komponente (2) und der Lagesensor (3) nachgeführt werden.Carrier system ( 1 ) according to any one of claims 1 to 8, wherein the stabilizing agents ( 5 ) comprise: - drive means ( 5a . 5a.1 . 5a.2 ) to detect a movement of the position-stabilized component ( 2 ) perform; and a stabilization control unit ( 5b ), which with the drive means ( 5a . 5a.1 . 5a.2 ) and the position sensor ( 3 ) which is connected to the measurement signals (m_s) of the position sensor ( 3 receives as inputs and which is adapted to one in the measurement signals (m_s) of the position sensor ( 3 ) existing inertial rotational movement to zero by the drive means ( 5a . 5a.1 . 5a.2 ) such that the position-stabilized component ( 2 ) and the position sensor ( 3 ) are tracked. Trägersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Lagesensor als Drehlagesensor oder Drehratensensor (3) ausgeführt ist.Carrier system ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, wherein the position sensor as a rotational position sensor or yaw rate sensor ( 3 ) is executed. Trägersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die lagestabilisierte Komponente (2) den bildgebenden Sensor (2a, 2b) oder ein Element, welches die Sichtlinie des bildgebenden Sensors (2a, 2b) stabilisiert, aufweist.Carrier system ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, wherein the position-stabilized component ( 2 ) the imaging sensor ( 2a . 2 B ) or an element which the line of sight of the imaging sensor ( 2a . 2 B ) stabilized. Trägersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die lagestabilisierte Komponente ein optronisches Sichtsystem (2) ist.Carrier system ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, wherein the position-stabilized component is an optronic vision system ( 2 ). Verfahren zur Bestimmung einer Drift eines Lagesensors (3), wobei: – wenigstens ein bildgebender Sensor (2a, 2b) oder zumindest dessen Sichtlinie (LOS) in Abhängigkeit von Messsignalen (m_s) des Lagesensors (3) bezüglich der Lage und/oder der Ausrichtung stabilisiert wird, und wobei – in Bildsignalen (v_s) des wenigstens einen bildgebenden Sensors (2a, 2b) wenigstens eine globale Bewegung (b_s) der von dem wenigstens einen bildgebenden Sensor (2a) aufgenommenen Szene innerhalb eines vorgebbaren zeitlichen Abstands erfasst wird, aus welcher die Drift des Lagesensors (3) bestimmt wird.Method for determining a drift of a position sensor ( 3 ), wherein: - at least one imaging sensor ( 2a . 2 B ) or at least its line of sight (LOS) as a function of measuring signals (m_s) of the position sensor ( 3 ) is stabilized with respect to the position and / or the orientation, and wherein - in image signals (v_s) of the at least one imaging sensor ( 2a . 2 B ) at least one global movement (b_s) of the at least one imaging sensor ( 2a ) recorded scene within a predetermined time interval, from which the drift of the position sensor ( 3 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die globale Bewegung (b_s) der von dem bildgebenden Sensor (2a, 2b) aufgenommenen Szene in eine Winkelbewegung (w_s) des bildgebenden Sensors (2a, 2b) umgerechnet wird.The method of claim 13, wherein the global motion (b_s) of the imaging sensor ( 2a . 2 B ) recorded scene in an angular movement (w_s) of the imaging sensor ( 2a . 2 B ) is converted. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei zur Bestimmung der globalen Bewegung (b_s) der von dem bildgebenden Sensor (2a, 2b) aufgenommenen Szene: – wenigstens zwei von dem bildgebenden Sensor (2a, 2b) erfasste Bilder in einem zeitlichen Abstand, insbesondere von 0,01 Sekunden bis 1 Stunde, vorzugsweise von 1 Sekunde bis 60 Sekunden, verwendet werden; und/oder – wenigstens ein statischer Bereich in einem von dem bildgebenden Sensor (2a, 2b) erfassten Bild bestimmt wird, welcher anschließend mittels einer Objektverfolgung verfolgt wird.Method according to Claim 13 or 14, in which the global motion (b_s) is determined by the image generated by the imaging sensor (b_s). 2a . 2 B ): at least two of the imaging sensor ( 2a . 2 B ) are used at a time interval, in particular from 0.01 second to 1 hour, preferably from 1 second to 60 seconds; and / or - at least one static region in one of the imaging sensors ( 2a . 2 B ), which is subsequently tracked by means of object tracking. Verfahren nach Anspruch 13, 14 oder 15, wobei die ermittelte globale Bewegung (b_s) der von dem bildgebenden Sensor (2a, 2b) aufgenommenen Szene, insbesondere unter Verwendung eines Differenzbildes, auf Plausibilität geprüft wird.Method according to claim 13, 14 or 15, wherein the determined global movement (b_s) is determined by the imaging sensor ( 2a . 2 B ) recorded scene, in particular using a difference image, is checked for plausibility. Verfahren zur fortlaufenden Stabilisierung der Lage und/oder der Ausrichtung einer Komponente (2) mittels Stabilisierungsmitteln (5) basierend auf von einem Lagesensor (3) erhaltenen Messsignalen (m_s), wobei eine Drift des Lagesensors (3) mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 13 bis 16 fortlaufend bestimmt wird, und wonach bei Vorhandensein der Drift des Lagesensors (3) diese, insbesondere unter Verwendung der Stabilisierungsmittel (5), wenigstens annähernd ausgeregelt und/oder kompensiert wird.Method for the continuous stabilization of the position and / or the orientation of a component ( 2 ) by means of stabilizing agents ( 5 ) based on a position sensor ( 3 ) received measurement signals (m_s), wherein a drift of the position sensor ( 3 ) is determined continuously by means of a method according to one of claims 13 to 16, and in which case in the presence of the drift of the position sensor ( 3 ), in particular using the stabilizing agents ( 5 ), at least approximately corrected and / or compensated. Verfahren nach Anspruch 17, wobei aus der globalen Bewegung (b_s) der von dem bildgebenden Sensor (2a, 2b) aufgenommenen Szene oder aus der Winkelbewegung (w_s) des bildgebenden Sensors (2a, 2b) ein Driftkompensationssignal (d_s) gebildet wird.The method of claim 17, wherein the global motion (b_s) of the imaging sensor ( 2a . 2 B ) or from the angular movement (w_s) of the imaging sensor ( 2a . 2 B ) a drift compensation signal (d_s) is formed. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei die in den Messsignalen (m_s) des Lagesensors (3) enthaltene Drift des Lagesensors (3) mittels des Driftkompensationssignals (d_s) ausgeregelt und/oder kompensiert wird bevor die Messsignale (m_s) des Lagesensors (3) den Stabilisierungsmitteln (5) zugeführt werden.A method according to claim 17 or 18, wherein in the measurement signals (m_s) of the position sensor ( 3 ) contained drift of the position sensor ( 3 ) is compensated and / or compensated by means of the drift compensation signal (d_s) before the measurement signals (m_s) of the position sensor ( 3 ) the stabilizing agents ( 5 ). Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei das Driftkompensationssignal (d_s), insbesondere mit einer großen Zeitkonstanten, nachgeführt wird.The method of claim 18 or 19, wherein the drift compensation signal (d_s), in particular with a large time constant, tracked. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei als Lagesensor ein Drehlagesensor oder ein Drehratensensor (3) verwendet wird.Method according to one of claims 13 to 20, wherein as a position sensor, a rotational position sensor or a rotation rate sensor ( 3 ) is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21, wobei die lagestabilisierte Komponente (2) den bildgebenden Sensor (2a, 2b) oder ein Element, welches die Sichtlinie des bildgebenden Sensors (2a, 2b) stabilisiert, aufweist.Method according to one of claims 13 to 21, wherein the position-stabilized component ( 2 ) the imaging sensor ( 2a . 2 B ) or an element which the line of sight of the imaging sensor ( 2a . 2 B ) stabilized. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, wobei als lagestabilisierte Komponente ein optronisches Sichtsystem (2) verwendet wird.Method according to one of claims 13 to 22, wherein as a position-stabilized component an optronic vision system ( 2 ) is used.
DE102014117277.9A 2014-11-25 2014-11-25 carrier system Active DE102014117277B4 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014117277.9A DE102014117277B4 (en) 2014-11-25 2014-11-25 carrier system
GB1515920.5A GB2532841B (en) 2014-11-25 2015-09-08 Carrier system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014117277.9A DE102014117277B4 (en) 2014-11-25 2014-11-25 carrier system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102014117277A1 true DE102014117277A1 (en) 2016-05-25
DE102014117277B4 DE102014117277B4 (en) 2017-06-14

Family

ID=54345952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014117277.9A Active DE102014117277B4 (en) 2014-11-25 2014-11-25 carrier system

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102014117277B4 (en)
GB (1) GB2532841B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018208342A1 (en) * 2017-05-09 2018-11-15 Raytheon Company Methods and apparatus for controlling line of sight drift

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10645291B1 (en) 2018-04-26 2020-05-05 General Atomics Aeronautical Systems, Inc. Systems and methods to mitigate adverse jitter effects in mobile imaging
US11317026B1 (en) 2020-08-19 2022-04-26 General Atomics Aeronautical Systems, Inc. Mobile imaging systems and methods utilizing angular velocity in mitigating adverse jitter effects

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5995141A (en) * 1994-08-26 1999-11-30 Canon Kabushiki Kaisha Image pick-up device with a motion detection circuit and a memory control circuit
EP1441316A2 (en) 2003-01-22 2004-07-28 Zeiss Optronik GmbH Surveillance device
GB2481027A (en) * 2010-06-08 2011-12-14 Dreampact Ltd Image stabilising apparatus and method
US8151640B1 (en) * 2008-02-05 2012-04-10 Hrl Laboratories, Llc MEMS on-chip inertial navigation system with error correction
US8749648B1 (en) * 2010-02-17 2014-06-10 Ambarella, Inc. System for camera motion compensation
US20140320661A1 (en) * 2013-04-26 2014-10-30 University Of Washington Through Its Center For Commercialization Indoor scene capture system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7451022B1 (en) * 2006-12-28 2008-11-11 Lockheed Martin Corporation Calibration of ship attitude reference
US8786549B2 (en) * 2011-03-11 2014-07-22 Seiko Epson Corporation Gyro mouse de-drift and hand jitter reduction
US8903654B2 (en) * 2012-06-20 2014-12-02 Raytheon Company Non-causal attitude estimation for real-time motion compensation of sensed images on a moving platform
US20150358522A1 (en) * 2014-03-31 2015-12-10 Goodrich Corporation Stabilization Of Gyro Drift Compensation For Image Capture Device
GB2525232A (en) * 2014-04-17 2015-10-21 Nokia Technologies Oy A device orientation correction method for panorama images

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5995141A (en) * 1994-08-26 1999-11-30 Canon Kabushiki Kaisha Image pick-up device with a motion detection circuit and a memory control circuit
EP1441316A2 (en) 2003-01-22 2004-07-28 Zeiss Optronik GmbH Surveillance device
US8151640B1 (en) * 2008-02-05 2012-04-10 Hrl Laboratories, Llc MEMS on-chip inertial navigation system with error correction
US8749648B1 (en) * 2010-02-17 2014-06-10 Ambarella, Inc. System for camera motion compensation
GB2481027A (en) * 2010-06-08 2011-12-14 Dreampact Ltd Image stabilising apparatus and method
US20140320661A1 (en) * 2013-04-26 2014-10-30 University Of Washington Through Its Center For Commercialization Indoor scene capture system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HONG, DEOKHWA [et al.]: Visual gyroscope: Integration of visual information with gyroscope for attitude measurement of mobile platform. In: International conference on Control, Automation and Systems, ICCAS. IEEE Conference Publications, 2008, S. 503- 507 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018208342A1 (en) * 2017-05-09 2018-11-15 Raytheon Company Methods and apparatus for controlling line of sight drift
US10247519B2 (en) 2017-05-09 2019-04-02 Raytheon Company Methods and apparatus for controlling line of sight drift
KR20190125978A (en) * 2017-05-09 2019-11-07 레이던 컴퍼니 Method and apparatus for controlling line of sight drift

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014117277B4 (en) 2017-06-14
GB2532841A (en) 2016-06-01
GB201515920D0 (en) 2015-10-21
GB2532841B (en) 2022-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007044605B4 (en) surveying equipment
DE3937427A1 (en) IMAGE PROCESSING DEVICE
DE102016117710A1 (en) RADAR VIEW FUSION FOR ASSESSING THE SPEED OF A TARGET OBJECT
DE102006029148A1 (en) Method for checking an inertial measuring unit of vehicles, in particular of aircraft, in the stationary state
EP2787319A1 (en) Control of an image triggering system for taking aerial photographs in nadir alignment for an unmanned aircraft
DE60004416T2 (en) Method and device for position control of spacecraft with rotating star detectors
DE102005001429A1 (en) Method for image-position correction of a monitor image
EP2381208B1 (en) Method for determining positional data of a target object in a reference system
DE102007054950B4 (en) Method for supporting the automatic navigation of a low-flying missile
DE102014117277B4 (en) carrier system
DE102014004060B4 (en) METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING NAVIGATION DATA
DE3442598C2 (en) Guidance system for missiles
EP2930466B1 (en) Handheld observation device with a digital magnetic compass
DE10258545B4 (en) Method and system for stabilizing a translation motion size of a missile
DE102018204451A1 (en) Method and device for auto-calibration of a vehicle camera system
DE112015002764T5 (en) Mounting angle adjustment method and on-board camera mounting angle detection device
DE102013017341A1 (en) Apparatus for calibration of camera assembly in vehicle, executes extrinsic calibration parameter of individual camera of camera assembly, when deviation of individual camera from desired position is detected by acceleration sensor
DE102009054214A1 (en) A method for generating a representation of an environment
DE102009013768A1 (en) Method and device for determining aspect angles
EP3584536A1 (en) Terrestrial observation apparatus with pose determining functionality
DE102008024308B4 (en) Method for detecting non-cooperative aviation on board an aircraft
DE102018208846B4 (en) Procedure for calibrating a sensor assembly
DE102011054379B4 (en) Method and device for determining position information
DE102017122768A1 (en) Method and system for determining at least one motion component of an absolute motion of an object in the stationary reference frame
DE102010001019A1 (en) Method for alignment of portable digital apparatus e.g. mobile telephone, involves measuring acceleration values such that offset is determined, where optimization of recognition of orientation takes place in dependent upon offset

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H04N0005232000

Ipc: H04N0023600000