DE19828318C2

DE19828318C2 - Drahthervorhebung

Info

Publication number: DE19828318C2
Application number: DE19828318A
Authority: DE
Inventors: Marius Dupuis
Original assignee: Eurocopter Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Helicopters Deutschland GmbH
Priority date: 1998-06-25
Filing date: 1998-06-25
Publication date: 2001-02-22
Anticipated expiration: 2018-06-26
Also published as: ITMI991310A1; GB2341506A; FR2780380A1; FR2780380B1; DE19828318A1; GB9914957D0; ITMI991310A0; GB2341506B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Unterstützung der Flugführung.

Aus der US-Patentschrift 5 459 824 ist ein Navigationsdisplay bekannt, bei dem Bilddaten für eine Kartendarstellung oder die Darstellung der aktuellen Position unter Bezugnahme auf eine Nachschlagetabelle entsprechend einer vom Benutzer ausgewählten bzw. definierten Palette in Farbdaten für ein CRT (Kathodenstrahlröhren)-Display umgewandelt werden. Eine derartige verschiedenfarbige Darstellung erleichtert dem Piloten jedoch die Erkennung von Hindernissen, insbesondere von drahtähnlichen, "dünnen" Hindernissen, nicht.

Eine Lösung nach DE 196 05 218 C1 verfolgt die Aufgabe, einen Piloten im Tiefflug bei der sicheren Erfassung von Hindernissen zu unterstützen. Mittels der bekannten technischen Lösung wird das Basisbild, nach dem der Pilot fliegt, durch ein Hinderniswarnsystem vervollständigt, welches Randkonturen der Hindernisse im Entfernungsbild liefert. Im Entfernungsbild wird nach einem einzelnen Sprung zwischen benachbarten Bildpixeln gesucht. Jedes Hindernis im Gelände führt zu einem einzelnen Sprung des Entfernungswertes. Der Sprung führt zur Kontrastbildung der Kontur. Es ist damit nicht möglich, das Hindernis eindeutig zu klassifizieren, sondern es wird lediglich seine Kontur dargestellt. Das ist nachteilig für die Darstellung eines Drahthindernisses, denn es wäre nicht zweifelsfrei auf dem Display als solches darstellbar.

Dieses Problem der schlechten Erkennbarkeit soll durch andere herkömmliche Verfahren zur Unterstützung der Flugführung beseitigt werden. Bei diesen Verfahren erfolgt eine Erkennung von Drähten als solche. Jedoch erfordert dies eine komplexe und aufwendige Bildverarbeitung. Zudem vollzieht sich hierbei die eigentliche Drahterkennung beim Betrachter des Sensorbildes, der aus der Anzahl und Position der markierten Bildpunkte Muster erkennen kann.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung eine gattungsgemäße Vorrichtung bzw. ein gattungsgemäßes Verfahren zur Unterstützung der Flugführung derart weiterzubilden, daß die Vorrichtung bzw. das Verfahren geringe ren Rechenaufwand erfordert und somit für Echtzeitanwendungen, d. h. eine Verarbeitung der Daten während des Fluges geeignet ist, und drahtähnliche Hindernisse direkt klar zu erkennen sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruchs 1 bzw. 7 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Er findung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Somit werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Unterstützung der Flug führung ausgebildet, bei der bzw. dem eine Drahthervorhebung ohne großen Rechenaufwand und deutlich erfolgt.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung offensichtlich.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung der Erfassung von Hindernisdaten und

Fig. 2 ein Sensorbild.

Das erfindungsgemäße Verfahren ebenso wie die Vorrichtung ist ein Verfah ren bzw. eine Vorrichtung zur Unterstützung der Flugführung, bei dem bzw. der durch am Fluggerät befindliche Sensoren gewonnene Informationen über die Topographie des umgebenden Geländes mittels eines fluggerätgestützten Rechners in Echtzeit auf das Vorhandensein von drahtähnlichen Gegenstän den im Erfassungsbereich untersucht werden und die so extrahierten Gegen stände auf einem Display oder vergleichbaren Anzeigegerät dargestellt wer den.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt die folgenden Elemente: zumin dest einen am Fluggerät befindlichen Sensor zur Erfassung von Informationen über die Topographie des umgebenden Geländes, wobei die Informationen Rohdaten darstellen; eine Einrichtung zur Berechnung einer Bildähnlichen Darstellung aus den Gesamt-Rohdaten, wobei die Bildähnliche Darstellung aus einer Pixelmenge besteht; einer Einrichtung zur Auswertung der bildähn lichen Darstellung, die in jeder Pixelspalte der bildähnlichen Darstellung von oben nach unter oder umgekehrt die Entfernungswerte von in Vertikalrich tung benachbarten Bildpunkten vergleicht und, wenn die beiden Bedingungen

e_i+1 - e_i< FRAC . e_i und

e_i-2 - e_i < FRAC . e_i

erfüllt sind bzw., wenn der Himmel einen sehr kleinen Entfernungswert be sitzt, die Bedingungen

e_i+1 - e_i < -FRAC₂ . e_i und

e_i-2 - e_i < -FRAC₂ . e_i

erfüllt sind, wobei der Wert von FRAC und FRAC₂ vom verwendeten Sensor abhängt, FRAC₂ << FRAC und e_i die Entfernung am Bildpunkt i ist und e_i+1 bzw. e_i-2 die Entfernungen an den mittelbaren Nachbarpunkten sind, den entspre chenden Bildpunkt hervorhebt, insbesondere in einer Signal- oder Kon trastfarbe einfärbt.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist zunächst eine Erfassung von Rohda ten, wie in Fig. 1 gezeigt, erforderlich. Dabei müssen für die erfindungsgemä ße Drahterkennung als Rohdaten entweder richtungsgebundene Entfernungs werte vorliegen, die ein Abbild der das Fluggerät umgebenden Topographie darstellen, oder es muß bereits ein vorbearbeitetes digitales Bild vorliegen, in dem jedem Bildpunkt (Pixel) eindeutig eine vom Sensor detektierte Entfer nung zugeordnet werden kann.

Die Rohdaten können z. B. durch einen Radar- oder Lasersensor gewonnen werden. Die relative Lage jedes Datenpunktes zum Betrachtungspunkt des Sensors muß bekannt sein, damit aus den Gesamtdaten eine bildähnliche Darstellung berechnet werden kann. Diese Darstellung gibt den "Blick" des Sensors auf die Umgebung wieder, wobei für jeden Bildpunkt die Entfernung zum detektierenden Sensor bekannt ist.

Die Erkennung drahtähnlicher Gegenstände in Echtzeit wird nun anhand von Fig. 2 erläutert. Bei der Erkennung drahtähnlicher Gegenstände in Echtzeit wird das vorbearbeitete Sensorbild ausgewertet. Dazu werden in jeder Pi xelspalte von oben nach unten (oder umgekehrt) die Entfernungswerte von in Vertikalrichtung benachbarten Bildpunkten verglichen. Für den Fall, daß der Entfernungswert eines Bildpunktes deutlich kleiner ist als der der mittelbaren Nachbarn, d. h. daß dieser Entfernungswert "hervorsticht", wird der entspre chende Bildpunkt in einer Kontrast- bzw. Signalfarbe eingefärbt.

Die Position der mittelbaren Nachbarn ergibt sich aus Fig. 2. Wenn e_i die Ent fernung am Bildpunkt i ist und e_i+1 bzw. e_i-2 die Entfernungen an den mittelba ren Nachbarpunkten sind, so müssen die beiden Bedingungen

e_i+1 - e_i < FRAC . e_i und

e_i-2 - e_i < FRAC . e_i
erfüllt sein, damit ein Bildpunkt eingefärbt wird. Der Parameter FRAC ist der Sensorreichweite und -auflösung anzupassen, typischerweise liegt er bei 5%.

Ein Sonderfall ist die Detektion von drahtähnlichen Gegenständen gegenüber dem Himmel, da hier zwei Sonderfälle zu berücksichtigen sind. Der Himmel kann zum einen durch den größten darstellbaren Entfernungswert gekenn zeichnet sein - dann läßt sich obiges Verfahren auch zur Detektion gegenüber dem Himmel anwenden. Zum anderen kann der Himmel aber einen sehr klei nen Entfernungswert besitzen. In diesem Fall müssen zur Markierung eines drahtähnlichen Hindernisses die Bedingungen

e_i+1 - e_i < -FRAC₂ . e_i und

e_i-2 - e_i < -FRAC₂ . e_i

erfüllt sein. Der Wert von FRAC₂ ist abhängig vom verwendeten Sensor zu wählten. Ein typischer Wert ist 90%.

Somit kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsge mäßen Verfahren zur Unterstützung der Flugführung eine einfache Erkenn barkeit auch von dünnen, drahtähnlichen Gegenständen sichergestellt wer den.

Claims

1. Vorrichtung zur Unterstützung der Flugführung, mit:
zumindest einem am Fluggerät befindlichen Sensor zur Erfassung von Informationen über die Topographie des umgebenden Geländes und des Himmels, wobei die Informationen Rohdaten darstellen;
einer Einrichtung zur Berechnung einer bildähnlichen Darstellung aus den Gesamt- Rohdaten, wobei die bildähnliche Darstellung aus einer Pixelmenge besteht und für den Himmel ein sehr großer oder ein sehr kleiner Entfernungswert festlegbar ist;
einer Einrichtung zur Auswertung der bildähnlichen Darstellung, die in jeder Pixelspalte der bildähnlichen Darstellung von oben nach unten oder umgekehrt die Entfernungswerte von in Vertikalrichtung benachbarten Bildpunkten vergleicht und den entsprechenden Bildpunkt hervorhebt, wenn

a) im Falle, daß der Himmel einen sehr großen Entfernungswert besitzt, die beiden Bedingungen
e_i+1 - e_i < FRAC . e_i und
e_i-2 - e_i < FRAC . e_i
erfüllt sind, bzw.
b) im Falle, daß der Himmel einen sehr kleinen Entfernungswert besitzt die beiden Bedingungen
e_i+1 - e_i < -FRAC₂. e_i und
e_i-2 - e_i < -FRAC₂ . e_i
erfüllt sind,
wobei der Wert von FRAC und FRAC₂ vom verwendeten Sensor abhängt, FRAC₂ << FRAC und e_i die Entfernung am Bildpunkt i ist und e_i+1 bzw. e_i-2 die Entfernungen an den mittelbaren Nachbarpunkten sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zur Auswertung bei einer Hervorhebung den entsprechenden Bildpunkt in einer Kontrast- oder Signalfarbe einfärbt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei anstelle der durch den Sensor erfaßten Rohdaten ein vorbearbeitetes digitales Bild vorliegt, in dem jedem Bildpunkt eindeutig eine vom Sensor detektierte Entfernung zugeordnet werden kann, und dieses digitale Bild das Eingangssignal der Einrichtung zur Auswertung darstellt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rohdaten richtungsgebundene Entfernungswerte sind, die ein Abbild der das Fluggerät umgebenden Topographie und des Himmels sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1, 2 oder 4, wobei die Einrichtung zur Berechnung einer bildähnlichen Darstellung unter Verwendung der relativen Lage jedes Rohdatenpunktes zum Betrachtungspunkt des Sensors aus den Gesamt-Rohdaten die bildähnliche Darstellung berechnet.

6. Verfahren zur Unterstützung der Flugführung, mit den Schritten:
Erfassen von Informationen über die Topographie des umgebenden Geländes und des Himmels durch zumindest einen am Fluggerät befindlichen Sensor, wobei die Informationen Rohdaten darstellen;
Festlegung eines sehr großen oder eines sehr kleinen Entfernungswertes für den Himmel;
Berechnen einer bildähnlichen Darstellung aus den Gesamt-Rohdaten, wobei die bildähnliche Darstellung aus einer Pixelmenge besteht;
Auswerten der bildähnlichen Darstellung, wobei in jeder Pixelspalte der bildähnlichen Darstellung von oben nach unten oder umgekehrt die Entfernungswerte von in Vertikalrichtung benachbarten Bildpunkten verglichen werden und der entsprechende Bildpunkt hervorgehoben wird, wenn

a) im Falle, daß der Himmel einen sehr großen Entfernungswert besitzt, die beiden Bedingungen
e_i+1 - e_i < FRAC . e_i und
e_i-2 - e_i < FRAC . e_i
erfüllt sind, bzw.
b) im Falle, daß der Himmel einen sehr kleinen Entfernungswert besitzt die beiden Bedingungen
e_i+1 - e_i < -FRAC₂ . e_i und
e_i-2 - e_i < -FRAC₂ . e_i
erfüllt sind,
wobei der Wert von FRAC und FRAC₂ vom verwendeten Sensor abhängt, FRAC₂ << FRAC und e_i die Entfernung am Bildpunkt i ist und e_i+1 bzw. e_i-2 die Entfernungen an den mittelbaren Nachbarpunkten sind.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Hervorheben des Bildpunkts durch Einfärben des entsprechenden Bildpunkts in einer Kontrast- oder Signalfarbe erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei anstelle der Rohdaten ein vorbearbeitetes digitales Bild, in dem jedem Bildpunkt eindeutig eine vom Sensor detektierte Entfernung zugeordnet werden kann, beim Auswerten der bildähnlichen Darstellung verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Rohdaten richtungsgebundene Entfernungswerte sind, die ein Abbild der das Fluggerät umgebenden Topographie und des Himmels sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 9, wobei das Berechnen einer bildähnlichen Darstellung unter Verwendung der relativen Lage jedes Rohdatenpunktes zum Betrachtungspunkt des Sensors aus den Gesamt- Rohdaten erfolgt.