DE2124982A1 - Automatisch arbeitendes Stereokartiergerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Zweibild-Registriersysteme und insbesondere auf ein automatisch arbeitendes Stereokartiergerät zum Gebrauch bei der Herstellung topographischer Karten.

Entsprechend der an sich bekannten Technik der Photogrammetrie wird die Stereobetrachtung für Messungen der Erhebungen und örtlichkeiten in einem Gelände verwendet, von dem zwei Stereophotographien vorliegen. Die Stereophotographien werden in ein Stereokartxergerät gelegt, das einem Beobachter eine stereographische Darstellung eines bestimmten, in den Photogra-

- 1 109849/0196

, phien abgebildeten Geländestücks darbietet. Durch Einführen einer geeigneten relativen Verschiebung der Photographien in einer Richtung, die der Richtung der Verlagerung der Positionen» aus denen die Photographien aufgenommen worden sind, entspricht, registriert der Beobachter Bilddetails und eliminiert die Verzeichnung nullter Ordnung in der Stereodar-

- stellung. Die GrÖsse der Verschiebung, die für die Beseitigung der Verzeichnung erforderlich ist, allgemein als Parallaxe bezeichnet₉ ist proportional der

"relativen Erhebung des wirklichen Geländes, das in dem betrachteten Bereich der Photographien abgebildet ist, und wird von dem Stereokartiergerät automatisch aufgezeichnet. Gleichzeitig wird für das betrachtete Gebiet seine Position in den Photographien aufgezeichnet, die die relative Lage des tatsächlichen Geländes identifiziert. Indem kontinuierlich die Deckung der einzeln gesehenen Bildbereiche beibehalten wird, während die Gesamtfläche der beiden Photographien systematisch aberstrichen wird, wird die Information über relative Erhebung und Position für das gesamte auf den Photographien abgebildete Gelände gewonnen.

Im allgemeinen werden zum systematischen Abtasten die Photographien auf einem x-y-Schlitten relativ zu dem " optischen Beobachtungssystem bewegt. Während der Auswerter die Bewegung des x-y-Schlittens steuert, stellt er ständig die Horizontalverschiebung zwischen den Photographien nach, damit die Bildpunkte in Deckung bleiben. Der Auswerter wird während dieses Vorgangs im allgemeinen von der bekannten "räumlichen Harke" geleitet. Diese Marke weist irgendein Kennzeichen auf, etwa Lichtpunkte auf den optischen Achsen des Stereobetracntungssystems, die beim Vereinigen zu einem

109849/0191...

JFS-877H _Λ

einzigen Punkt in der Stereodarstellung nur dann auf dem Stereo-Geländemodell zu liegen scheint, wenn die Bilder richtig in Deckung gebracht sind.

Selbst bei den modernsten Geräten ist die Stereoaufzeichnung von Hand eine ermüdende und viel Zeit beanspruchende Aufgabe. Die Zeit» die zum Aufzeichnen eines typischen Stereomodells erforderlich ist, liegt» je nach der Bewegtheit des Geländes, zwischen 2 und 1 Stunden. Wenn eine auswertende Person die scheinbare Höhe der räumlichen Harke von Hand oder an einem Fußrad einstellt, wird sie Bestandteil einer geschlossenen Rückkopplungsschleife und unterlegt einigen grundlegenden Beschränkungen. Zum Beispiel besteht für ihre Ansprechzeit, d.h. die zeitliche Verzögerung zwischen dem Erkennen eines Fehlers in der Höhenlage der räum- * liehen Marke bis zur nachfolgenden Korrektur mit Hilfe eines Handrads, ein definierter Mindestwert, der eine Herabsetzung der Durchmusterungsgeschwindigkeit in bewegtem Gelände erforderlich macht.

Es ist bereits eine Anzahl automatischer Stereokartiergeräte entwickelt worden, die den RegistrierVorgang bei Zweibildverfahren vereinfachen sollen. Grundsätzlich tasten die meisten derartigen Anlagen homologe Abschnitte der beiden Photographien ab und wandeln die abgetasteten graphischen Daten in ein Paar elektrische Videosignale um. Mit Hilfe verschiedener Korrelations- und Analyseverfahren werden die Videosignale dazu verwendet, Fehlersignale zu erzeugen, die bestimmte Arten von Verzeichnungen repräsentieren, die zwischen den abgetasteten Bildbereichen aftreten. Dann werden die abgetasteten Abschnitte kongruent gemacht durch Bilddetailtransformationen, die nach Maßgabe

109849/0196

JFS-8774

der abgegebenen Fehlersignale erzeugt werden. Im allgemeinen wird das x-Parallaxe-Fehlersignal, das die Geländeerhebung angibt, einer Servomechanik zugeführt, die die Verzeichnung nullter Ordnung korrigiert, indem sie eine geeignete Relativbewegung zwischen den Stereophotographien herbeiführt oder Höheneinstellungen einer Sehfläche, die eine Projektion der Bilder schneidet. Wie erwähnt, ist die Grosse der erforderlichen x-Parallaxen-Korrektur direkt verknüpft mit der relativen Erhebung des tatsächlichen Geländes und liefert die für die topographischen Karten erforderliche Kontureninforma·^ tion.

Wenn Stereokartiergeräten geeignete Eingangsgrössen zugeführt wa?den, können sie schneller ansprechen als ein menschlicher Auswerter und erlauben infolgedessen eine erhebliche Verringerung der für das Ausarbeiten eines Stereomodells erforderlichen Zeit, insbesondere bei einem Stereomodell mit schnellen Änderungen der Geländehöhe. Demgegenüber gibt es aber bei automatisch arbeitenden Systemen die verschiedenartigsten Bedienungsprobleme, von denen das schwierigste von der Tatsache herrührt, daß in den Luftaufnahmen, die zur Herstellung des Stereomodells benutzt werden, die Struktur und die räumliehe Dichte des Inhalts der Bilder von Punkt zu Punkt differiert. Aus diesem Grunde ist die Güte der Korrelation, die von der Menge der korrelierbaren vorhandenen Bilddetails abhängt, beim Oberstreichen der Bilder nicht unveränderlich. Um die infolge der wechselnden Korrelationsgüte auftretenden Probleme zu verringern, ist bei einigen früheren automatisch arbeitenden Systemen ein sogenanntes Kreuzkorrelationssignal verwendet worden, dessen Grosse sowohl von der Korrelationsgüte wie von dem Grad der Bilddeckung abhängt, um verschiedene Sy-

1098A 9/ 0 196

JFS-8774

stemparameter zu steuern, darunter die Grosse des Abtastrasters und die Geschwindigkeit der Modellabtastung. In der USA-Patentanmeldung Ser.No. 839 940 (John W. Hardy et al. vom 8. Juli 1967) ist die Verwendung eines Kreuzkorrelationssignals zum Entaktivieren der x-Parallaxen-Mechanik beim Abfall der Korrelationsgüte unter einen vorgegebenen Viert beschrieben. Diese Maßnahme ist sehr zweckmässig, weil die Korrelationsgüte häufig verloren ist, wenn Gewässerflächen überstrichen werden, die an sich nur einen geringen korrelierbaren Informationsgehalt besitzen. Es ist offensichtlich zweckmässig, während des Oberstreichens der ebenen Oberfläche derartiger Objekte eine Stellung der x-Parallaxe-Korrektur-Mechanik beizubehalten, die eine gegebene Erhebung anzeigt. Wird jsdoch die Korrelation während des Zeichnens des Profils einer Bergspitze oder eines Talgrundes verloren, so kann eine Entaktivierung der x-Parallaxe-Korrektur-Mechanik das Gerät daran hindern, homologe Bildflächen in den beiden Photographien aufzufinden. Auf diese Weise wird die Korrelationsgute unter dem vorgegebenen Sollpegel bleiben, und es ergeben sich umfangreiche Serien ungenauer Ausgangswerte.

Die Erfindung kennzeichnet sich durch ein automatisch arbeitendes Stereokartier-System mit einem x-y-Schlitten, auf dem ein Paar Stereophotographien untergebracht sind. Zwei feststehende Kathodenstrahlröhren erzeugen Abtaststrahlen, die durch Bilddetails geschickt und von Bilddetails moduliert werden, die in genau umgrenzten Bereichen der Stereophotographien enthalten sind, und Antriebsmcbren bewegen selektiv den Schlitten in senkrecht aufeinander stehenden Richtungen derart, daß die abgetasteten Gebiete gleichzeitig und gleichmässig abgetastet werden. Die von den Abtaststrahlen ermittelten BiId-

-S-

. 1 0 9 8 k 9 / 0 1 9 β ■

JFS-877«+

detailin for mat ion wird in Videosignale umgeformt, die nach den üblichen Methoden korreliert und analysiert werden, so daß sich ein x-Parallaxen-Fehlersignal ergibt, das die zwischen den gerade abgetasteten Bildbereichen bestehende x-Parallaxe angibt. Das x-Parallaxe-Signal wird einer Servomechanik zugeführt, die eine Relativbewegung zwischen den Stereophotographxen in der Richtung herbeiführt, die die Deckung der abgetasteten Bildbereiche in den Stereophotographien herbeiführt.

Durch Multiplikation der Video-Analogsignale wird ein Kreuz-Korrelationssignal gebildet, dessen Amplitude von dem Pegel der korrel,ierbaren Bilddetails in den abgetasteten Bereichen abhängt. Das Kreuz-Korrelationssignal wird einem Haltekreis zugeleitet, der die x-Parallaxen-Korrektur-Mechanik entaktiviert, wenn die Korrelationsgute einen vorgegebenen Wert unterschreitet. Nach Maßgabe dieser Bedingung wird ein Suchkreis erregt, der eine oszillierende Relativbewegung in x-Richtung zwischen den Abtastmustern auf den Stereo-Photographien herbeiführt. Diese Wirkung hält an, bis die Abtastmuster auf Abtastbereiche gerichtet sind, die ausreichend viele korrelierbare Bilddetails aufweisen, um die Höhe des Kreuz-Korrelationssignals über den vorgegebenen Haltewert anzuheben. In diesem Augenblick wird der Haltekreis wieder entaktiviert und die normale Arbeit der x-Parallaxe-Korrektur-Mechanik wieder aufgenommen. Wegen des Absuchens des Abtastrasters ist eine Wiederaufnahme des normalen Profilierzeichnens gewährleistet, unabhängig davon, an welcher Stelle in dem Stereomodell die Korrelation verloren wurde.

Nach einem Merkmal der Erfindung enthält der Suchkreis einen Integrator, dessen Dreieckswellenausgang der x-

109849/0196.

JFS-877U

Ablenkspule einer der Kathodenstrahlröhren zugeführt wird« Die Dreieckswelle bewirkt die geforderte Schwingung des Abtastmusters in der x-Richtung. Der Integrator hat vorzugsweise eine verhältnismässig grosse Zeitkonstante erhalten, so daß nach der Wiederherstellung der Korrelation das schwingende Abtastmuster langsam in seine anfängliche x-Position zurückkehrt. Während dieses Zeitabschnitts wird die Korrelation durch die.x-Parallaxen-Korrektur-Mechanik aufrechterhalten, die die richtige Relativbewegung zwischen den Phdtographien in der x-Richtung veranlaßt.

Diese Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden verdeutlicht durch die nachstehende Beschreibung und die zugehörigen Zeichnungen, die folgendes darstellen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm der funktioneilen Beziehungen zwischen den wesentlichen Teilen des Geräts;

Fig. 2 eine perspektivische Schemazeichnung der Transformationsmechanik nach Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockdi-agramm, das in Einzelheiten die auf die Bedingung ansprechende Schaltung nach Fig. 1 zeigt;

Fig·3a ein allgemeines Blockdiagramm, das die Suchschaltung nach Fig. 1 mit weiteren Einzelheiten darstellt;

Fig. ·» ein Diagramm mit mehreren über der Zeit aufgetragenen Signal-Wellenformen;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Arbeitsweise der in Fig. 1 angegebenen Suchschaltung.

- 7 -109849/0196

OftlGHMAt IKfSPECTED

JFS-8774

Fig. 1 zeigt in einer Obersicht eine Bildtransformationsmechanik 21, in der sich ein Paar stereophotographische Diapositive 22 und 23 befinden. Abtaststrahlen 24· bzw. 25, die von Elektronenstrahlröhren 26 bzw. 27 erzeugt sind, werden mit Hilfe von Feldlinsen- und Relaislinsenanordnungen 28, dichroitischen Strahlenteilern 29 und Objektivlinsen'31 auf die Diapositive 22 und 23 gerichtet. Nach dem Passieren der Diapositive 22 bzw. 2 3 werden die Abtaststrahlen 24 bzw. 25 von Photomultipliern 32 bzw.. 33 aufgefangen, die auf Leitungen 34 bzw. 35 analoge Videosignale geben, welche die veränderlichen Details, die in den Photographien enthalten sind, darstellen. Zwischen den Diapositiven 22 und 23 und den Photomultipliern 32 und 33 passieren die Abtaststrahlen Linsensysteme mit dichroitischen Spiegeln 36 und Blauliclrtfiltern 37.

Von den dichroitischen Spiegeln 36 wird ausserdem von den Lichtquellen 38 und 39 herrührendes gelbes Licht durch die Diapositive 22 und 23 geleitet. Nach der Modulation durch die Diapositive 22 und 23 wird das gelbe Licht in zwei Okularanordnungen 41 und 4 2 über das Objektiv 31, die dichroitischen Strahlenteiler 29 und ein Spiegelpaar 40 und 40' geleitet. Die Okularanordnungen 41 und 42 liefern dem Betrachter ein Stereobild üblicher Art von den Bilddetails, die in den Diapositiven 22 und 2 3 enthalten sind.

Ein Korrelationssystem 44 empfängt die Analogsignale über Leitungen 34 und 35, nachdem sie in einem Videoverstärker 4 3 verstärkt worden sind. Das Korrelationssystem 44 korreliert die Videosignale und ruft auf den Leitungen 45bzw. 46 x- bzw. y-Kreuzkorrelationssignale hervor, die den Pegeln der korrelierbaren Bilddetails,

10984970-196

JFS-8774

•die in den Photographien 22 und 23 in senkrecht aufeinander stehenden Richtungen χ und y abgetastet werden, proportional sind. Ferner wird auf der Leitung 47 ein orthogonales Korrelationssignal abgegeben, das dem Grad der relativen Nichtdeckung der Bilddetails, die zwischen den abgetasteten Bahnen besteht, proportional ist. Das Korrelationssystem 44 selbst bildet keinen Teil dieser Erfindung. Für diesen Anwendungszweck brauchbare Schaltungen sind in den USA-Patentschriften 2 964 644 und 3 145 303 sowie in der erwähnten USA-Patentanmeldung Ser.No. 839 940 (John W. Hardy et al. vom 8. Juli 1969) beschrieben.

Die Korrelationssignale auf den Leitungen 45 bis 47 werden in ein Steuerungssystem 48 zum Bilddecken und Profilzeichnen geleitet, das selbst ebenfalls nicht einen , Teil der Erfindung bildet sondern in seinen Einzelheiten in der erwähnten USA-Patentanmeldung Ser. No. 8 39 940 beschrieben ist. Ausserdem gelangen die x- und y-Kreuzkorrelationssignale in eine auf die Umstände ansprechende Schaltung 50, die auf der Leitung 55 ein Steuersignal an ein Rastersystem 53 abgibt. Das Steuerungssystem 48 erzeugt auf den Leitungen 51 bzw. 52 Steuersignale für den x-Parallaxenfehler bzw. die Abtastgeschwindigkeit, die einem Nachführ- und Halte-Integrator 56 zugeführt werden, der ebenfalls von dem Signal auf Leitung 55 gesteuert wird. Der Integrator liefert Eingangssignale für das Schlittensystem 21 auf d,en Leitungen 51' und 52*. Ferner werden Signale erzeugt, die über die Leitungen 5 8 und 5 9 auf Ablenkspulen der Kathodenstrahlröhre 26 und über die Leitungen 61 und 62 auf die Ablenkspulen der Kathodenstrahlröhre 27 geführt werden. Die Ausgangsgrösse des Rastersuchsystems 5 3 auf der Leitung 57 wird dem Signal auf der Leitung 62 überla-

- 9 -.109849/0 196 '

JFS-8771

In Fig. 2 wird das in Fig. 1 angegebene Bildtransformationssystem 21 gezeigt. Das Transformationssystem 21 ermöglicht eine gesteuerte Bewegung der photographischen Diapositive⁵22 und 23 in senkrecht aufeinander stehenden K- und y-Koordinatenrichtungen. Ein y-Schlitten ist auf Rollen 68 angebracht und kann sich auf zueinander pa-rallelen y-Schienen 6 9 bewegen, die an einem Rahmen 71 befestigt sind. In entsprechender Weise ist ein x-Schlitten 7 2 auf Rollen 7 3 angebracht und kann sich auf x-Schienen 71 bewegen, die an dem y-Schlitten 67 befestigt sind. Zum Bewegen des y-Schlittens 67 wird eine y-Leitspindel 75 gedreht, die in der mit Innengewinde versehenen Hülse 76 umläuft. Zum Drehen der Leitspindel 75 dient ein y-Servomotor 77, der durch das Geschwindigkeitssteuersignal-auf der Leitung 52* (Fig. 1) gespeist wird. In entsprechender Weise wird die Bewegung des x-Schlittens 72 auf den Schienen 74 durch Drehen einer x-Leitspindel 78 herbeigeführt, die durch einen geeigneten x-Servomotor 80 angetrieben wird.

Ein z-Schlitten läßt sich in vertikaler Richtung an z-Leitspindeln 8 2 verschieben, die von dem x-Schlitten 7 getragen werden. Eine gesteuerte Vertikalbewegung des z—Schlittens 81 wird von einem z-Servomotor 8 3 herbeigeführt, der von dem x-Parallaxen-Fehlersignal auf der Leitung 51* (Fig. 1) gespeist wird und der mit den z-Leitspindeln 8 2 durch eine Antriebswellen- und Kegelradanordnung 81 gekuppelt ist. Die Diapositive 22 bzw. 23 sind auf den Photoschlitten 86 bzw, 87 angebracht. Die Photoschlitten 86 und 87 sind durch räumliche Lenker 88 und 8 9, auf denen sie sich verschieben lassen, mit dem z-Schlitten 81 verbunden. Die beiden Enden der räum-

- 10 109849/0196

lichen Lenker 88 und 89 enden in Drehhalterungen 91 bzw. Kugelzapfenlagerungen 92, die auf dem z-Schlitten 81 angebracht sind. Die Halterungen 91 und 92 erlauben entgegengesetzt gerichtete bogenförmige Bewegungen der Lenker 88 und 89, wenn der z-Schlitten 81 Vertikalbewegungen ausführt. Dadurch wiederum ergeben sich geradlinige Relativbewegungen zwischen den Diapositiven 22 und 23 in der Richtung der x-Koordinate, die durch die x-Schienen 74 definiert ist, in einer Richtung, die · von der Bewegungsrichtung des z-Schlittens 81 abhängt. Die Bildtransformationsmechanik 21 stellt eine handelsübliche Einrichtung dar, die unter dem Warenzeichen "Planimat" von der Firma Carl Zeiß, Oberkochen (Württemberg, Bundesrepublik Deutschland) verkauft wird. Die Einrichtung steht auch in Beziehung zu den gleichartigen Transformationssystemen, die in den oben erwähnten USA-Patentschriften 2 964 644 und 3 145 303 beschrieben sind.

Auf Grund der Speisung des y-Motors 77 bewegen sich die Diapositive 22 und 23 gleichzeitig entweder in Richtung der positiven oder der negativen y-Koordinatenrichtung, die durch die y-Schienen 6 9 definiert ist. Schnelligkeit und Richtung der Bewegung werden durch das Geschwindigkeitssteuersignal' bestimmt, das über die Leitung 52* eintrifft. Entsprechend ruft die Betätigung der x-Leitspindel 78 eine gleichzeitige Bewegung der Diapositive entweder in positiver oder in negativer Richtung der x-Koordinate hervor, die durch die x-Schiene 74 definiert ist. Die Mechanik 21 bewirkt somit eine selektive, gleichmässige zweidimensional Bewegung der Diapositive 22 und 23 gegenüber ihren zugeordneten Abtaststrahlen 24 und 25 C Fig· 1). Demgegenüber bewirkt eine Vertikalverschiebung des z-Schlittens 81 auf Grund einer Erregung des z-Servomotors 83 eine relative Bewegung zwi-

- 11 -

-10984 9/0196

• : . 2124382

JFS-8774

sehen den Diapositionen und zwischen den Diapositiven und den Abtaststrahlen 24 und 25. Der z-Servomotor spricht auf das x-Parallaxensignal auf der Leitung 51' an, indem die Diapositive 22 und 23 so bewegt werden, daß Bildbereiche, die homologe Bilddetails enthalten, mit den optischen Achsen des Systems fluchten. Auf diese Hase wird sowohl die Bilddetail-Deckung in der von den Okularen 41 und 4 2 gelieferten Darstellung als auch zwischen den von den Strahlen 24 und 25 abgetasteten Bildbereichen erzielt. Wie in der Kartographie allgemein bekannt, steht die relative Anhebung des z-Schlittens 81, die für die Herbeiführung dieser Deckung erforderlich ist, in direkter Beziehung zu der tatsächlichen Erhebung des in den gerade abgetasteten Feldern der Stereophotos abgebildeten Geländeteils.

Beim üblichen Beirieb wird das in Fig. 1 gezeigte System benutzt, um das Profil eines von den stereographischen Diapositiven 22 und 23 dargestellten Stereomodells zu zeichnen. Um zum Beispiel automatisch das Profil in der y-Koordinatenrichtung. aufzunehmen, wird der y-Motor 77 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit betrieben, die dem y-Schlitten 67 und den Diapositiven 22 und 23 gegenüber den Abtaststrahlen 24 und 25 eine geradlinige Bewegung erteilt. Der x-Motor 80 stellt einen Teil einer Positionsfolgesteuerung dar, die den x-Schlitten 7 2 starr in der.Richtung der x-Koordinate hält» Das System wird dadurch gezwungen, ein geradliniges Profil in y-Richtung abzufahren, und die x-Position wird durch ein (nicht dargestelltes) automatisches Schrittschaltsystem .gewählt, das beispielsweise von einem üblichen Endschalter gesteuert wird, der betätigt wird, wenn der y-Schlitten 67 eine Kante des Stereomodells erreicht.

109849/0196

JFS-8774

Infolge der Betätigung des Endschalters würde die Dreh- J

richtung des y-Motors 77 auch umgekehrt werden, um dadurch die Laufrichtung des y-Schlittens 67 umzukehren. Eine Vertauschung der von dem x- und dem y-Motor gespiel- ; j ten Rollen würde zu einer Profilaufzeichnung in x-Rich- ;

tung führen. Wenn ein Profil abgefahren wird, folgt der ^!

z-Motor 83 ständig dem x-Parallaxe-Fehlersignal auf Leitung 51.¹, indem er entsprechende Vertikalbewegungen des z-Schlittens 81 erzeugt. Dadurch wird die gegenseitige Lage der Diapositive 22 und 23 in x-Richtung verstellt, um die x-Parallaxe auszuschalten und dadurch eine unmittelbare Anzeige der Geländeerhebung herbeizuführen. Gleichzeitig werden y-Parallaxe und andere Verzeichnungen erster Ordnung korrigiert durch eine gesteuerte relative Verzeichnung des von den Kathodenstrahlröhren 26 und 27 erzeugten Abtastrasters. Diese Korrekturen werden erreicht durch Kombination von geeigneten Fehlersignalen in dem Steuerungssystem 48 und Übertragung der Signale auf die Ablenkungssignal-Leitungen 58, 59, 61 und 62, wie es in der USA-Patentschrift 3 «*32 67«* (Gilbert L. Hobrough, 11. März 1969) beschrieben worden ist.

Wie in der oben erwähnten USA-Patentanmeldung 8 39 940 beschrieben wurde,, führt der Verlust der x- bzw. y-Richtungskorrelation, der durch die Amplituden der x- bzw. y-Kreuzkorrelationssignale in den Leitungen 45 bzw. 46 angezeigt wird, zu verschiedenen Nachfuhr- und Haltebetätigungen durch das Steuersystem 48. Beispielsweise werden x-Ricntungs-Verzeichnungen des Abtastrasters der Kathodenstrahlröhre nach Maßgabe eines niedrigen Werts des x-Kreuzkorrelationssignals, und y-RientungsVerzeichnungen nach Maßgabe eines niedrigen Werts des y-Kreuzkorrelationssignals gehalten. Ferner beantwortet, wie weiter unten in Verbindung mit Fig. 3 gezeigt wird, die Schaltung 50 auf ein niedriges Kreuzkorrelationssignal durch Er-

109849/0

JFS-8774

zeugen eines Halte-Steuersignals auf der Leitung 55. Auf Grund dieses Signals eliminiert die Integratorschaltung 56, die normalerweise die Signalwerte auf den Leitungen 51 und 5 2 an die Leitungen 51* und 52* . weitergibt, die Signalausgabe an die Leitung 51* und hält einen auf der Ausgangsleitung 52^f bestehenden Signalwert aufrecht. Auf diese Weise wird jede Abtastgeschwindigkeit, die von dem y-Antriebsmotor 77 (Fig. 2) ver-~ ursacht wird, und jede bestehende Stellung des x-Servomotors 8 3 (Fig. 2) aufrechterhalten, wenn die Amplituden der x- und y-Kreuzkorrelationssignale unter einen vorgegebenen Pegelwert fallen, wie es weiter unten genauer beschrieben wird.

Die zuletzt erwähnte Beibehaltung von x-Parallaxenkorrekturen durch den x-Servomotor 83 führt zu Schwierigkeiten, für den Fall, daß der gewünschte Korrelationspegel verlorengeht, während, wie erwähnt, das Profil niedrig oder hoch gelegener Punkte in dem Stereomodell gezeichnet 'wird. Auf Grund der beibehaltenen x-Parallaxe-Korrekturen führt jedoch die in Fig, I gezeichnete Suchschaltung 5 3 einen RastersuchVorgang ein, der die rechtzeitige Wiederherstellung der gewünschten Korre- W lationspegel und eine Rückkehr zu der normalen Betriebsweise erleichtert. Die Arbeitsweise der Suchschaltung wird ebenfalls unten in Verbindung mit Fig. 3a beschrieben, i

Die Fig. 3 und 3a zeigen einen Grenzwert detektor 101, der ein x-Kreuzkorrelationssignal auf der Leitung 45 empfängt und eine Aus gangs grös se auf einer Leitung 102 an eine Verzögerungsschaltung 103 liefert. Ein weiterer Grenzwertdiptektor 1OU empfängt das y-Kreuzkorrelationssignal auf der Leitung 46 und erzeugt eine Ausgangs-

-IH-109849/0196

JFS-8774

grösse auf der Leitung 105. Diese Ausgangsgrösse und die Ausgangsgrösse des Grenzwertdetektprs 101 auf der Leitung 102 werden einem UND-Gatter 106 zugeführt, das eine Eingangsgrösse auf einer Leitung 108 in die Verzögerungsschaltung 107 abgibt. Die Ausgangsgrössen der Verzögerungsschaltungen 103 und 107 werden auf der Leitung 5M· zusammengefaßt und einem Gatter 111 zugeführt, das ausserdem über die Leitung 113 den Ausgang eines Oszillators 112 aufnimmt« Die Integration des torgesteuerten Ausgangs auf der Leitung 114 durch einen Integrator 115 liefert ein integriertes Signal auf der Leitung 116, das in einem Verstärker 117 verstärkt und auf die Leitung 57 gegeben wird und von dort in die x-Ablenkungssignal-Leitung 62 gelangt, die in Fig. 1 gezeichnet ist·

Die Grenzwertpegel der Grenzwertdetektoren 101 und sind die gleichen wie sie in dem Profilzeichensystem 18 benutzt sind, um den Korrelationsverlust anzusägen und die oben erwähnten Nachführ- und Haltetätigkeiten auszulösen· Aufgrund des Verlustes der x-Richtungskorrelation wird somit die Ausgangsgrösse des Grenzwertdetektors nach einer von der Verzögerungsschaltung 103 bestimmten Verzögerung an das Gatter 111 geführt. Dadurch wird das Gatter 111 geöffriet, das auf die Ausgangsleitung im die Signalwellenform (Fig. Ό überträgt, die von dem Oszillator 112 erzeugt wird. Nach dem Integrieren im Integrator 115 wird das in der Leitung 116 befindliche Signal mit der Wellenform nach Fig. H im Verstärker 117 verstärkt und an die x-Ablenksignal-Leitung 62 abgegeben.

Entsprechend liefert bei Verlust der y-Richtungskorre« lation der Grenzwertdetektor 1OH ein Ausgangssignal an das UND-Gatter 106, das jedoch einen Ausgang nur liefert» wenn Signale von beiden Grenzwertdetektoren 101

-IS-"109849/0196

JFS-8774

und 104 eintreffen. Nach einer Verzögerung in der Verzögerungsschaltung 107, die eine kürzere Verzögerung herbeiführt als die Verzögerungsschaltung 103, öffnet die Ausgangsgrösse des UND-Gatters 106 auch das Gatter 111. Somit wird die in Fig. 4 gezeichnete Dreieckswellenform nach einer vorbestimmten Verzögerung an die x-Ablenkungsspule der rechten Kathodenstrahlröhre 27 auf Grund eines Verlustes der x-Richtungskorrelation abgegeben, und zwar, weil der Verlust der beiden Korrelationen in x- und y-Richtung schwerwiegender ist, nach einer kürzeren Verzögerungszeit. Die Verzögerungsabschnitte, die von den Schaltungen 103 und 107 eingeführt werden, verhindern ein unbeabsichtigtes Einschalten des Suchsystems beim Auftreten von Störungen in den Kreuzkorrelationssignalen auf den Leitungen 45 und 46.

Der Rastersuchvorgang, der durch Aktivieren der Suchschaltung 5 3 eingeleitet wird, ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Es sei angenommen, daß das rechte Abtastraster 121 sich gegenüber der rechten Photographie 2-3 auf einer Bahn 122 in y-Richtung bewegt, wenn entweder die x-Karrelation oder sowohl die x- wie die y-Korrelation verloren sind. Nachdem das von der Verzögerungsschaltung 103 oder der Verzögerungsschaltung 107 verurs achte Verzögerungsinterval1 verstrichen ist, wird die in Fig. 4 gezeigte Dreieckswellenform zur Zeit t an die x-Ablenkungsspule der Kathodenstrahlröhre 27 gegeben. Die Wirkung dieses Signals während des Zeitabschnitts t - t^ ist, daß das Abtastraster in positiver x-Richtung in die gestrichelt angegebene Stellung 123 abgelenkt wird und an- ■ schliessend während des Zeitabschnitts t^ - t„ in die ursprünglichen y-Richtungen zurückgeführt wird, wie bei 12¹* gestrichelt angedeutet. Während des folgenden Zeitabschnitts t₂ - t₃ wird das Abtastraster in der negativen

- 16 - '109849/0196

JFS-8774

x-Richtung in die gestrichelt angegebene Lage 125 abgelenkt und während des Zeitabschnitts t₃ - t^ wieder in die ursprünglichen y-Achsenlagen, bei 126 gestrichelt angegeben, zurückgeführt. Durch Aktivieren der Suchschaltung 53 werden demnac-h oszillierende Bewegungen in der x-Richtung des Abtastrasters unter der Wirkung der rechten Kathodenstrahlröhre 27 vorgenommen. Demgegenüber läuft das von der linken Kathodenstrahlröhre 26 erzeugte Abtastraster über der linken Photographie 22 auf einer geradlinigen Bahn parallel zu der in Fig. 5 angegebenen Bahn 122. Der rechts liegende Abtaststrahl 25 und die rechte Photographie 23 sind demnach einer anderen Art von Relativbewegung in der x-Richtung unterworfen, als es der linke Abtaststrahl 24 und die linke Photographie 22 sind.

Offensichtlich ließe sich ein analoger Effekt erreichen, wenn das linke Abtastraster in der Kathodenstrahlröhre 26 schwingend bewegt würde, oder wenn beide Abtastmuster gleichzeitig in entgegengesetzten x-Richtungen oder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt würden. Man beachte, daß die relativen Grossen der Abtastraster, die in Fig. 5 angegeben sind, der Übersichtlichkeit halber willkürlich gewählt worden sind. In Wirklichkeit sind die Abtastraster gegenüber den Schwingungsweiten ihrer Oszillationsbewegungen viel grosser. · -

Wenn in irgendeinem Augenblick während des Rastersuchvorgangs das schwingende Abtastraster mit einem Bereich der rechten Photographie 23 zur Deckung kommt, der Bilddetails enthält, die ausreichend korrelierbar sind mit den Bilddetails in der mit ihrem Abtastraster fluchtenden linken Photographie 22, übersteigen die Amplituden der Kreuzkorrelationssignale auf den Leitungen 45 und 46 die Grenzwerte der Grenzwertschaltungen 101 und 104.

- 17 -

109849/0196

JFS-877^

Dadurch wird das Signal von der Leitung 5 t genommen und das Gatter 111 gesperrt. Infolgedessen verschwindet die gezeigte Wellenform (Fig. 4) von der Leitung 116, und das rechte Abtastraster kehrt in eine Lage auf der ursprünglichen Bahn 122 (Fig. 5) zurück. Als weitere Folge der wiederhergestellten Korrelation wird die Nachführ- und Haltetätigkeit in der Integratorschaltung 56 (Fig. 1) unterbrochen, und der z-Servomotor 8 3 kann wieder eine geeignete Relativbewegung zwischen den Photographien und 23 auf Grund des x-Parallaxen-Fehlersignals auf der Signalleitung 51* vornehmen. Die Wiederaufnahme der x-Parallaxen-Korrektur durch den z-Servomotor 83 bildet einen Ausgleich für die Wirkung, die durch das zurückkehrende rechte Abtastmuster hervorgerufen wird, so daß der Korrekturpegel oberhalb desjenigen gehalten wird, der zum Aktivieren der Grenzwertschaltungeη 101 und 1OU ' erforderlich ist. Der Integrator 115 (Fig. 3) besitzt vorzugsweise eine relativ hohe Zeitkonstante, so daß das rechte Abtastraster relativ langsam in seine Lage zurückkehrt. Ein langsam zurücklaufendes Raster setzt die Forderungen herab, die an das Ansprechen des z-Servomot ors 83 beim Aufrechterhalten des Korrelationspegels durch passendes Verschieben der Photographien 22 und während des Rückführungsabsehnitts zu stellen sind. Nach der Rückkehr des Abtastrasters in seine ursprüngliche y-Achsen-Lage in der rechten Kathodenstrahlröhre 27 nimmt das Stereokartiergerät seine normale Auswertearbeit wieder auf. Die Suchschaltung 53 gewährleistet somit eine schnelle Zurückführung auf normale Arbeitsbedingungen, unabhängig von dem Geländebild, das im Augenblick des Korrelationsverlusts abgetastet wurde.

- 18 109849/0196

Claims (1)

1. JFS-8774 ■ 19. Mai 1971

   Patentansprüche

   1· Automatisch arbeitendes Stereokartiergerät, gekennzeichnet durch Fassungen für die Aufnahme eines ersten und eines zweiten Stereobildes, eine erste Ausvierteeinrichtung zum Gewinnen einer Bilddetailinformation, die von einem ersten einzelnen Bereich in dem ersten Stereobild umschlossen wird, und eine zweite Auswerfeinrichtung zum Gewinnen einer Bilddetailinformation, die von einem zweiten einzelnen Bereich in dem zweiten Stereobild umschlossen wird, _ eine Korrelationseinrichtung zum Aufnehmen der gewonnenen Bilddetailinformation und zum Erzeugen eines orthogonalen Korrelationssignals damit, das von dem Grad der Nichtüberdeckung abhängt, die zwischen dem Bilddetail in dem genannten ersten und zweiten einzelnen Bereich besteht, ' ein Profilzeichnungsantrieb zum Herstellen einer gegebenen Richtung der relativen Bewegung zwischen dem ersten Stereobild und der ersten Auswerteeinrichtung und der gleichen Richtung der relativen Bewegung zwischen dem zweiten Stereobild und der zweiten Auswerteeinrichtung, um fortlaufend und gleichzeitig in dem ersten und dem zweiten Bild die einzelnen Bereiche zu ändern, aus denen die Information gewonnen wird, eine Einrichtung zum Herstellen der Deckung, welche Einrichtung die orthogonalen Korrelationssignale empfängt und auf Grund der Signale eine Richtung der relativen Bewegung zwischen dem ersten Stereobild und

   - 19 -

   10984 970196

   INSPECTED

   JFS»8774

   der ersten Auswerteeinrichtung erzeugt, welche Richtung sich von derjenigen der relativen Bewegung zwischen dem zweiten Stereobild und der zweiten Auswerteeinrichtung unterscheidet, eine auf die Umstände ansprechende Einrichtung zum Ausserbetriebsetzen der Einrichtung zum Herstellen von Deckung nach Maßgabe vorgegebener Umstände,

   und eine von der auf die Umstände ansprechenden Einrichtung aktivierte Sucheinrichtung, die eine Richtung der relativen Bewegung zwischen dem ersten Stereobild und der ersten Auswerteeinrichtung hervorruft, welche Richtung sich von derjenigen der relativen Bewegung zwischen dem zweiten Stereobild und der zweiten Auswerteeinrichtung unterscheidet.

   2. Automatisch arbeitendes Stereokartiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sucheinrichtung eine oszillierende Relativbewegung zwischen dem ersten Stereobild und der ersten Auswerteeinrichtung hervorruft.

   3. Automatisch arbeitendes Stereokartiergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelationseinrichtung ausserdem ein Kreuzkorrelationssignal erzeugt, das von dem Pegel der korrelierbaren Bilddetails in dem ersten und dem zweiten einzelnen Bereich abhängt, und daß die auf die Umstände ansprechende Einrichtung auf den Pegel der korrelierbaren Bilddetails anspricht, wie er durch das Kreuzkorrelationssignal angezeigt wird.

   - 20 -"109849/019-6

   JFS-8774

   Automatisch arbeitendes Stereokartiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gegebene Art der Relativbewegung, die von dem Profilzeichnungsantrieb hervorgerufen wird, eine geradlinige Bewegung ist, und daß die Arten der relativen Bewegung, die von der Einrichtung zum Herstellen der_ Deckung und der Sucheinrichtung hervorgerufen werden, sowohl geradlinig wie quer zu der gegebenen Art der Relativbewegung verlaufen.

   5. Automatisch arbeitendes Stereokartiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis H, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten und der zweiten Auswerteeinrichtung ein erster und ein zweiter Abtaststrahl vorgesehen sind, die durch strahlerzeugende Mittel durch das erste und das zweite Stereobild geleitet werden, und daß der erste und der zweite einzelne Bereich die Abtastmuster umfaßt, die von den strahlerzeugenden Mitteln auf dem ersten und dem zweiten Bild hervorgerufen werden.

   6· Automatisch arbeitendes Stereokartiergerät nach Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilzeichnungsantrieb einen x-y-Schlitten aufweist, der das erste und das zweite Stereobild trägt und in senkrecht zueinander verlaufenden x- und y-Richtungen bewegbar ist, um die gegebene Art der Relativbewegung zwischen den Stereobildern und den Abtaststrahlen hervorzubringen, und daß die Einrichtung zum Herstellen der Obereinstimmung eine Bildverschiebungseinrichtung enthält, um eine Verschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Bild in Abhängigkeit von dem orthogonalen Korrelations-

   - 21 -

   109849/0 196

   JFS-8774

   signal herzustellen.

   Automatisch arbeitendes Stereokartiergerät nach Anspruch6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sucheinrichtung auf die auf die Umstände ansprechende Einrichtung anspricht, indem sie eine Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Abtaststrahl herbeiführt.

   8, Automatisch arbeitendes Stereokartiergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Bildverschiebungseinrichtung und von der Sucheinrichtung herbeigeführten Relativbewegungen mit der x- oder der y-Richtung zusammenfallen.

   9. Automatisch arbeitendes Stereokartiergerät nach Anspruch 8,. dadurch gekennzeichnet, daß die Sucheinrichtung eine oszillierende Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Abtaststrahl herbeiführt.

   10. Automatisch arbeitendes Stereokartiergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelationseinrichtung ausserdem ein Kreuzkorrelationssig- -nal erzeugt, das von dem Pegel der korrelierbaren Bilddetails abhängt, die in dem ersten und dem zweiten einzelnen Bereich von dem ersten und dem zweiten Abtaststrahl während des Abtastens in x-Richtung angezeigt wurden, und daß die auf die Umstände ansprechende Einrichtung die Sucheinrichtung nach

   - 22 -

   10 9849/0196

   JFS-8774

   Maßgabe des Fehlens eines gegebenen Mindestpegels korrelierbarer Bilddetails, die durch das x-Kreuzkorrelationssignal angegeben sind, aktiviert.

   11· Automatisch arbeitendes Stereokartiergerät nach ' Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,daß die von der Bildverschiebungseinrichtung und der Sucheinrichtung hervorgerufenenRelativbewegungen in der x-Richtung verlaufen.

   12. Automatisch arbeitendes Stereokartiergerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sucheinrichtung einen Wellenformgenerator zum Erzeugen einer Dreieckswellenform aufweist, daß die strahlerzeugenden Mittel Ablenkmittel zum Herbeiführen einer Ablenkung der Abtaststrahlen in x- und in y-Richtung aufweist, und daß die Sucheinrichtung die Dreieckswellenform an die Ablenkmittel legt, um die Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Ablenkstrahl herbeizuführen .

   13. Automatisch arbeitendes Stereokartiergerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Umstände ansprechende Einrichtung eine erste Verzögerungsschaltung zum Verzögern der Aktivierung der Sucheinrichtung auf die Dauer eines vorgegebenen Zeitabschnitts nach dem Nachweis des gegebenen niedrigsten Pegels korrelierbarer Bilddetails in x-Richtung aufweist.

   - 23 -

   109849/0196

   JFS-8774

   It. Automatisch arbeitendes Stereokartiergerät nach'Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelationseinrichtung ein y-Kreuzkorrelationssignal erzeugt, das von dem Pegel der korrelierbaren Bilddetails abhängt, die in dem ersten und dem zweiten einzelnen Bereich von dem ersten und dem zweiten Abtaststrahl während der Abtastung in y-Richtung nachgewiesen sind, und daß die auf die Umstände ansprechende Einrichtung eine zweite Verzögerungs-

   ^ Schaltung zum Aktivieren der Sucheinrichtung nach einer Ψ Verzögerungszeit, die geringer als die vorgegebene Zeit ist, auf Grund des gleichzeitigen Fehlens von vorgegebenen kleinsten Pegeln von korrelierbaren Bilddetails in der x- und der y-Richtung, angezeigt durch die x- und y-Kreuzkorrelationssignale, enthält.

   15. Automatisch arbeitendes Stereokartiergerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Umstände ansprechende Einrichtung eine Grenzdetektor-Anordnung aufweist, die so geschaltet ist, daß sie die x- und y-Kreuzkorrelationssignale empfängt.

   - 24 1Ö9849/019G

   Leerseite