DE2327355A1

DE2327355A1 - Verfahren zur fernerkundung insbesondere der erdoberflaeche sowie geraet zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2327355A1
Application number: DE19732327355
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Phys Dr Mozer; Peter Dipl Phys Seige
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1973-05-29
Filing date: 1973-05-29
Publication date: 1975-01-02

Description

Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V.

Verfahren zur Fernerkundung insbesondere der Erdoberfläche sowie Gerät zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betiifft ein Verfahren zur Fernerkundung mit möglichst hoher geometrischer Auflösung insbesondere vom Flugzeug oder Satelliten aus, durch multispektrale Beobachtung eines rechteckförmigen Objektstreifens mit einer Fernsehkamera sowie Geräte zur Durchführung dieses Verfahrens.

Zweck der Erfindung ist es, multispektrale hochauflösende Aufnahmen der Erdoberfläche zu liefern. Diese werden z.B. auf Magnetband an Bord des Trägers aufgezeichnet und durch ein komplexes Bodensystem so wieder dargestellt, daß es dem Erdwissenschaftler an Hand der Bilder möglich ist, detaillierte Studien über sein Forschungsgebiet anzustellen. Hierzu ist es notwendig, daß zurru. einen die Auflösung hinreichend gut ist und daß zum anderen die Objekte in mehreren Spektralbereichen erfaßt werden, da erst durch einen Vergleich der einzelnen Farbauszüge eine optimale Aussage über den erfaßten Bodenausschnitt möglich wird. Beide Forderungen werden durch die Erfindung erfüllt und zwar unter Umgehung aufwendiger Komponenten. Ziel der Erfindung ist es, unter weitgehender Vermeidung von aufwendiger Spezialentwicklung durch die Verwendung von kommerziell verfügbaren Komponenten ein Verfahren bereitzustellen, welches sowohl der gestellten Anforderung genügt, als auch Fehler der bisher bestehenden Systeme vermeidet. -/-

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Zum Stand der Technik ist anzuführen:

I. Multispektrale Fernsehkamera im amerikanischen Satelliten ERTS (Earth Resources Technology Satellite).

Dieses System wurde von RCA im Auftrag der NASA entwickelt. Die Veröffentlichung trägt die Bezeichnung
NASA - S - 7ol - P - 3 April 1969. Die von RCA gebaute
Fernsehkamera sieht für jeden der drei Spektralbereiche,
in denen aufgenommen werden soll, eine hochauflösende
¹¹ 2 Zoll-Return beam vidicon Röhre" vor. Die Abgrenzung
der einzelnen Spektralbereiche wird durch Farbfilter hergestellt. Die Auflösung im ersten Kanal (o_f475 - 0,575/*)
beträgt 45oo TV-Linien (=Televisions-Linien = Fernsehzeilen) , im zweiten Kanal (o,58o - 0,680^) ebenfalls 45oo TV-Linien, im dritten Kanal (o,69o - o,83o^) dagegen 34oo TV-Linien. Diese Angaben beziehen sich auf optimale Beleuchtungsverhältnisse. Bei einem Kontrast von Io : 1 vermindern sich die Auflösungswerte auf 35oo, 35oo bzw. 26oo TV-Linien. Die Brennweite des optischen Systems ist mit 126 mm angegeben und der öffnungswinkel beträgt 16,25°. Ein mechanischer Verschluß in der Brennebene läßt Belichtungszeiten zwischen 1 und 3 msec zu. Derart kurze Belichtungszeiten sind notwendig,_y um die Bewegungsunschärfen kleiner als eine halbe TV-Linie zu halten. Die Speicherfähigkeit des Röhrentargets
läßt eine verlangsamte Abtastung des durch die Belichtung
entstandenen Ladungsbildes zu, wodurch die für die Daten nötige Übertragungsbandbreite wesentlich herabgesetzt werden
kann. Die Auslesezeit pro Bild und Spektralbereich liegt in der Größenordnung von 5 Sekunden. -/-

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Die wesentlichen Nachteile dieses Systems sind folgende:

1. Um die geforderte Auflösung zu erreichen, war eine kostspielige Neuentwicklung einer zwei Zoll Röhre notwendig.

2. Pro Spektralbereich wird je eine Röhre verwendet. Will man später aus den einzelnen Farbauszügen wieder Farbbilder herstellen, so ergeben sich bei der übereinanderblendung geometrische Ungenauigkeiten von mehreren Punktabständen, so daß die resultierende Nettoaüflösung weit unter dem Wert der einzelnen Röhre liegt. Dies wird dadurch verursacht, daß die elektronenoptischen Systeme der einzelnen Röhren zum einen niemals exakt gleich sind und zum anderen während der Betriebszeit ihre Parameter unabhängig voneinander ändern. Diese Behauptung wird durch die jüngsten Ergebnisse des ERTS Kamerasystems gestützt, in denen deutlich die geometrischen Zuordnungsfehler erkennbar sind.

3. Das Kamerasystem besitzt keine Eichquelle, durch welche sich Veränderungen der Targets erkennen und kontrollieren lassen.

4. Das System hat einen mechanischen Photoverschluß, was besonders bei Raumflugmissionen von Nachteil ist, da die auftretenden Momente kompensiert werden müssen.

II.WISP-Kamerasystem der amerikanischen Firma TRW

(Veröffentlicht am 13. August 1967 in der Schrift TRW-999p-67o8-R ooo).

Kernstück dieses TV-Kamerasystems bildet eine 1 1/2 Zoll . Vidikon Röhre. Mit Hilfe eines Schlitzes wird nur ein schmaler Streifen der Erdoberfläche auf dem Target abgebildet. Zwischengeschaltet ist ein Gitter, mit dem die spektrale

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Zerlegung des einfallenden Lichtes vorgenommen wird. Abgebildet werden auf dem Target wahlweise acht oder dreißig Spektralbereiche mit einer Bandbreite von 5oo bzw. loo S . Der erfaßte Spektralbereich reicht von o_?45 - ο,85^. Der » öffnungswinkel der Optik beträgt 8,2° senkrecht zur Flugrichtung und die Auflösung beträgt 122o TV-Linien. Bei diesem System benötigt man keinen Verschluß, da das Target kontinuierlich abgetastet wird. Der Vorteil einer derartigen Anordnung liegt darin, daß mit nur einer Röhre eine multispektrale Regi*· strierung der Objekte möglich ist.

Die Nachteile liegen in folgendem:

!.Durch die 1 1/2 Zoll Röhre erreicht man eine nur geringe Auflösung von 122o TV-Linien, die in den meisten Fällen nicht ausreicht.

2. um einen genauen Anschluß der Objektstreifen zu bekommen, muß die Abtastgeschwindigkeit genau mit dem Verhältnis von Flughöhe zu Fluggeschwindigkeit synchronisiert sein, was einen großen Aufwand bedeutet und oft auf erhebliche Schwierigkeiten stößt.

3. Man benötigt für geringe Flughöhen eine sehr schnell abtastende Röhret wodurch eine sehr hohe Empfindlichkeit notwendig ist.

4. Das System ist während der Mission durch keine Eichquelle kontrollierbar.

5. Mit 8,2 öffnungswinkel erfaßt man nur einen geringen Bodenausschnitt, was sich nachteilig bei der Befliegung von größeren Flächen auswirkt. -/-

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III.Multispektrales Satelliten-Bildaufnahmesystem gemäß der deutschen Patentanmeldung P 21 06 268.8

Dieses Mehrröhren-TV-Kamerasystem erfaßt nur eine Bildzeile am Boden und teilt diese durch ein Prismensvstem in vier Teile auf, von denen jeder auf eine gesonderte Bildaufnahmeröhre abgebildet wird, Man erreicht so eine Vervierfachung der Auflösung des Gesamtsystems. Geht man von einer 625 TV-Linien Röhre aus, so beträgt die Auflösung somit 25oo TV-Linien. Da immer nur eine Zeile am Boden erfaßt wird, benötigt das Kamerasystem keinen Verschluß; denn die Röhrentargets werden mit hoher Geschwindigkeit durch den Elektronenstrahl abgetastet. Die spektrale Zerlegung des Lichtes findet durch ein Prisma, welches zwischen Eingangsoptik und Röhrentarget angebracht ist, statt. Will man z.B. vier Spektralbereiche erfassen, so benötigt man also auf jedem Target nur das Gebiet von vier Zeilen, d.h. man kann sich aus der Gesamtfläche die reinste Zone aussuchen.

Als Nachteile dieses Systems sind zu nennen:

1. Es handelt sich in diesem Fall wieder um eine Mehrröhrensystem. Da die einzelnen Komponenten ihre Parameter unabhängig voneinander ändern, ergeben sich unkontrollierte geometrische Fehler beim Zusammensetzen der Untereinheiten zu einem Gesamtbild.

2. Das System besitzt zudem keine Eichquelle, durch die etwaige Veränderungen während der Betriebszeit feststellbar wären. .""/"""

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3. Durch die gewählte Art der spektralen Aufspaltung des Lichtes ist ein späterer Wechsel sowohl der Breite als auch des Absolutwertes der Sepktralbereiche nicht mehr möglich.

4. Die Anzahl der möglichen Spektralbereiche, in denen gleichzeitig aufgenommen werden kann, ist begrenzt, da eine Vergrößerung der abzutastenden Targetfläche eine Verkürzung der Abtastzeit for jeden Bildpunkt bedeutet.

5. Da das Kamerasystem auf dem Prinzip der Linienabtastung beruht, ist eine genaue Synchronisation der Rasterfrequenz mit dem Verhältnis von Flughöhe zu Fluggeschwindigkeit notwendig, was in vielen Fällen sehr aufwendig und kompliziert ist.

6. Der Einsatz im Flugzeug kann zu großen. Schwierigkeiten führen, da bei niedrigen Flughöhen sich die Abtastfrequenz derart stark erhöht, daß die zur Verfügung stehenden Integrationszeiten pro Betektor nicht mehr ausreichen.

7. Bei Abgrenzung der einzelnen Spektralbereiche auf den Höhrentargets ergeben sich Probleme durch die Positionsungenauigkeit des Elektronenstrahls und die Veränderlichkeiten der Elektronenoptik, sowie durch die eventuelle Überlappung und Beeinflussung benachbarter Gebiete auf" dem Target.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bisher bekannten Bildaufnahmeverfahren zu vermeiden und ein Verfahren, and entsprechende Anordnungen bereitzustellen, womit eine raultispektrale, hochatiflösende Bildaufnahme der Erdoberfläche ermöglicht wird. -/-

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem mit bekannten Mitteln (Linsen, Prismen, Farbfilter o. dgl.) von dem rechteckförraigen Objektstreifen der Breite b in den gewünschten Spektralbereichen (z.B. rot, grün, blau) vorzugsweise gleichgroße, rechteckförmige Teilbilder gleicher Breite b in der Weise erzeugt werden, daß alle Teile des zu beobachtenden Objektstreifens mit minimaler, von· der Flughöhe unabhängiger Oberschneidung erfaßt werden, bei dem diese Teilstreifenbilder nebeneinander auf das Target einer einzigen Fernsehröhre (Vidikon oder dgl.) abgebildet werden, und bei dem ein Referenzstrahler vorgesehen wird, mit dessen Hilfe das Target relativ geeicht werden kann.

Zur Erklärung sei auf Bild la und b verwiesen. Hier ist das erfindungsgemäße Verfahren für den speziellen Fall veranschaulicht, daß der zu beobachtende Objektstreifen, dessen Breite mit b bezeichnet ist, in drei gleiche Teile, I, II und III unterteilt wird und daß in drei Sepktralbereichen beobachtet wird. Da sich die mit TV bezeichnete Fernsehkamera in der markierten Flugrichtung (vgl. Bild la) bewegt, wird durch die zeitlich nacheinander folgende Beobachtung von Objektstreifen ein entsprechendes Areal der Erdoberfläche erfaßt. Die Anzahl der pro Zeiteinheit zu beobachtenden Bilder hängt außer von der Breite b des Objektstreifens von der Flughöhe und der Fluggeschwindigkeit des die Fernsehkamera tragenden Flugkörpers ab. Bei Beobachtung von niedrig und schnell fliegenden Flugzeugen aus, wird z.B. eine große Anzahl von Bildern pro Zeiteinheit

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zu registrieren sein. Bei Satelliten dagegen genügen mitunter wegen der großen Flughöhe einige Bilder pro Minute. Mit Hilfe der» der Fernsehkamera vorgeschalteten Optik werden von den Teilstreifen I, II und III in drei Sepktralbereichen (z.B. rot, grün und blau, gekennzeichnet durch den Index r,g und b) Bilder erzeugt, die mit I , I und I. usw. bezeichnet werden. Entsprechend der bei dem gewählten Beispiel durchgeführten Teilung des Objektstreifens in drei Teilstreifen und der Erzeugung von Bildern in drei Spektralbereichen entsteht eine Gruppe von neun Teilstreifenbildern, die mit bekannten optischen Mitteln nebeneinander gelegt und auf die Röhre der Fernsehkamera zu weiteren Auswertung abgebildet werden. In Bild Ib ist die auf das Target T der Fernsehkameraröhre projezierte Neunergruppe der spektralen Teilstreifenbilder skizziert. Eine mögliche Anordnung des bei dem Verfahren verwendeten ReferenzStrahlers ist weiter unten bei der Beschreibung einer Gerätekonstruktion angegeben; die Referenzstrahlung kann dort durch einen Klappspiegel eingeblendet werden. Die Möglichkeiten sind aber keineswegs auf diese spezielle Anordnung des ReferenzStrahlers beschränkt.

Zur Kontrolle der Bildverzeichnung sind in Bild Ib als mögliche Konfiguration die Eichmarken E und die Trennstreifen TS eingezeichnet. Auch dies entspricht den Verhältnissen, wie sie bei dem weiter unten beschriebenen Gerät gewählt wurden, ohne daß dadurch andere Möglichkeiten für das Verfahren ausgeschlossen werden sollen. Der in Bild Ib mit eingezeichnete Referenzstreifen R dient zur Markierung des Zeilenanfangs, ist aber für

das Verfahren nicht unbedingt wesentlich. -/-

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Die Aufgabe, ein Gerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu konstruieren kann durch eine Anordnung, wie sie in Bild 2 skizziert ist, gelöst werden (über eine Vorstufe dieses Gerätes wurde auf dem VII International Symposium on Remote Sensing of Environment in May 1971 in Ann Arbor, Mich., berichtet). Bei diesem Gerät wird mittels Ablenkprismen 1 der zu beobachtende Objektstreifen in drei gleichgroße Teilstreifen unveränderter Breite zerlegt. Mittels Farbfilter 2 und drei Gruppen von je drei identischen Objektiven 3 werden Bilder der drei Teilstreifen in drei Spektralbereichen (z.B. rot, grün und blau) hergestellt. Durch Prismenkombinationen 4 werden die drei spektralen Bilder je eines der drei Teilstreifen zu einer Dreiergruppe nebeneinander gelegt. Zur exakten Abgrenzung und Justierung der spektralen Teilstreifenbilder der Dreiergruppen sind Strichplatten 5 vorgesehen. Mit Objektiven 6 werden die drei nebeneinander liegenden spektralen Bilder der drei Teilstreifen, d.h. die drei Dreiergruppen, auf eine Prismenkombination 8 abgebildet. Durch die Prismenkombination 8 werden die drei Gruppen der spektralen Bilder der Teilstreifen, d.h. die drei Dreiergruppen, so nebeneinander gelegt, daß eine Neunergruppe von nebeneinanderliegenden Teilstreifenbildern entsteht. Eine Strichplatte 9 ist zur exakten Justierung der drei Dreiergruppen zueinander vorgesehen. Ein Objektiv 6¹ ist vorgesehen, das diese Neunergruppe von Teilstreifenbildern auf das Target einer Fernsehkameraröhre 11 z.B. Vidikon abbildet, wobei das Objektiv 6¹ so ausgeführt ist, daß die Brennweite in ge-

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- Io -

wissen Grenzen variiert werden kann, um die Bildfeldgröße der Targetgröße anzupassen. Ein Referenzstrahler Io ist vorgesehen, dessen Strahlung zur relativen Eichung des Köhrentargets mittels Ktappspiegel 11 eingeblendet werden kann. Ein Lichtleiter 7 ist vorgesehen, mit dessen Hilfe und unter Ausnutzung der Referenzstrahlung, ein heller Streifen R abgebildet wird, dessen Begrenzung den Zeilenanfang markiert.

Folgende Erläuterungen sollen zu diesem Gerät noch gegeben werden:

Das Kernstück bildet eine kompakte Industriefernsehkamera, die mit den verschiedensten Röhrentypen betrieben werden kann. Bei einem im Versuchsbetrieb befindlichen Aufbau wird eine SEC Röhre 12, gekoppelt mit einem Bildverstärker, eingesetzt. Eine Verbesserung der nur geringen Auflösung von 625 TV-Linien, sowie die multispektrale Aufzeichnung auf nur diese eine Röhre erreicht man mit Hilfe einer speziellen Vorsatzoptik. Den Eingang dieses optischen Systems bilden neun nebeneinanderliegende identische Objektive 3, die in drei Gruppen zu je drei Objektiven unterteilt sind. Jede dieser Untergruppen erfaßt mit einem öffnungswinkel von 15° ein Drittel eines Objektstreifens am Boden, so daß der gesamte öffnungswinkel senkrecht zur Flugrichtung 45° beträgt. In Flugrichtung beträgt er 1,6°. Jede Untergruppe besteht aus drei Objektiven, da jedes Drittel des Bodenstreifens simultan mit Hilfe der Interferenzfilter 2 in drei Spektralbereiche erfaßt wird, wodurch die multispektrale Registrierung möglich ist. Man er-

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r 11 -

hält also insgesamt neun Teilstreifen. Jedes Drittel des Bodenstreifens wird mit Hilfe von nachfolgenden Zwischenabbildungen 6 und 6* so auf das Target der Röhre projeziert, daß die ganze Breite ausgefüllt wird, wodurch man die ursprüngliche Auflösung von hur 625 TV-Linien auf den dreifachen Wert, also ca. 18oo Linien verbessert. Die einzelnen Teilstreifenbilder sind auf dem Röhrentarget nebeneinander angeordnet, so daß die gesamte zur Verfügung stehende Fläche durch neun Teilstreifen ausgefüllt ist. Den Prismenkorabinationen 4 und 8 sind jeweils Strichplatten 5 und 9 nachgeordnet„ die eine Abgrenzung der einzelnen Teilstreifen auf dem Target durch schwarze Balken ermöglichen. Diese Balken dienen gleichzeitig auch als Referenzlinien bei der späteren Bildverarbeitung. Jeweils drei dieser entstandenen Felder geben den gleichen Bodenausschnitt wieder und zwar mit einer Genauigkeit von jeweils o,25 Bildpunkten in der χ und y Richtung. Darüberhinaus ermöglichen weitere Eichmarken eine spätere exakte geometrische Auswertung. Vor den Eingangsobjektiven befinden sich Interferenzfilter 2, welche die Spektralbereiche bestimmen. Sie sind leicht auswechselbar, wodurch eine systematische Untersuchung des zur Aufnahme optimalen Spektralbereiches möglich wird. In den Strahlengang zwischen Eingangsobjektiven und Röhrentarget ist wahlweise ein Referenzstrahler Io durch einen Klappspiegel 11 einblendbar, der es ermöglicht, Inhomogenitäten der Empfindlichkeit der Targetfläche zu erfassen, um diese dann später bei der Bildauswertung zu berücksichtigen. Außerdem können damit etwaige fin-_,

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derungen, die sich während der Betriebszeit des Systems ergeben, erfaßt werden. Mit Hilfe eines Lichtleiters 7 wird der Referenzstrahler Io als schmaler Referenzstreifen R parallel zu einer Seite des aus den neun Teilstreifenbildern bestehenden Rechtecks auf das Target T abgebildet um so eine exakte Markierung des Zeilenanfangs zu ermöglichen. Eine geringe trapezförmige Verzeichnung der Bilder der beiden außen liegenden Objektivgruppen, die durch die 15 Neigung der Bildebenen gegen die Senkrechte zustande kommt, ist genau geeicht und geht in die Bildverarbeitung mit ein, so daß sich dadurch keine geometrischen Fehler ergeben. Die letzte unmittelbar vor dem Target der Röhre 12 liegende Zwischenabbildung läßt eine einfache Anpassung des optischen Systems an verschiedenste Röhrentypen zu. Es ist z.B. möglich, weit bessere Röhren mit z.B. 2ooo TV-Linien in Verbindung mit der Optik 6¹ zu betreiben; denn bei den Anforderungen an die Justiergenauigkeit wurde bereits der spätere Einsatz einer solchen Röhre berücksichtigt. Da sich an dem Prinzip von Verdreifachung der Auflösung und simultaner Abbildung in drei Spektralbereichen dadurch nichts ändert, ist es möglich, mit diesem System bei der Wahl einer geeigneten Aufnahmeröhre eine Auflösung von ca. 6ooo TV-Linien zu erreichen, womit die Qualität von bisher existierenden Systemen über troffen wird. Betreibt man die Röhre wie oben angegeben, in Ver bindung mit einem angekoppelten Bildverstärker, so erzielt man einerseits eine sehr hohe Empfindlichkeit, umgeht aber andererseits einen mechanischen PhotoverSchluß. Der Bildverstärker läßt sich durch An- und Abschalten der angelegten Hochspannung

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gleichsam als elektronischer Verschluß betreiben.

Zusammenfassung der Spezifikationen des erfindungsgemäßen, in der Erprobung befindlichen Gerätes:

&) Verwendete Kamera b) Röhre

c) Auflösung

d) öffnungswinkel

Kompakt- Industrie-Fernsehkamera 625 Linien SEC Röhre mit Bildverstärker; Verwendung anderer Röhrensysteme ebenso möglich

18oo TV-Linien; bei anderen Röhren entsprechend immer die dreifache Zahl der angegebenen TV-Zeilenzahl Drei Gruppen zu 15° d.h. insgesamt 45

e) Brennweite

f) Spektralbereiche

g) Parallaxe

senkrecht zur Flugrichtung;.1,6 in Flugrichtung
: 35 mm
: 3 auswechselbare Bereiche (Bandbreite und Bandlage)

: oberhalb einer Flughöhe von 3oo m vernachlässigbar
h) Eichung des Röhrentargets durch eine wahlweise einblendbare

Eichquelle

i) Verschluß : "Elektronischer Verschluß" durch Schalten

der Hochspannung des an die Röhre angekoppelten Bildverstärkers k) Größe des optischen Systems: 22 χ 15 χ 7 cm.

Für die Fernerkundung mit kleinem öffnungswinkel kann der Geräteaufbau vereinfacht werden. Die Aufgabe, für kleine öffnungswinkel

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mit möglichst geringem Aufwand ein Gerät zu konstruieren, kann dadurch gelöst werden, daß nur ein einziges Objektiv als Eingang benutzt wird. Die geometrische und spektrale Zerlegung erfolgt nachfolgend mit bekannten Mitteln (Linsen, Prismen, Spiegeln u.dgl.), analog wie bei dem Gerät nach Anspruch 1 so, daß eine nebeneinander liegende Gruppe spektraler Teilstreifenbilder entsteht, die auf ein Röhrentarget abgebildet wird. Die Möglichkeit zur relativen Eichung des Röhrentargets mit einem Referenzstrahler wird vorgesehen. Bei einem solchen Gerät für kleine öffnungswinkel ist ebenfalls erhöhte Auflösung und die Möglichkeit simultaner Beobachtung in mehreren Spektralbereichen gegeben. Außer dem reduzierten Aufwand bietet diese Anordnung den Vorteil, daß die Verzeichnung bei der Abbildung der äußeren Teile des Objektstreifens entfällt. Besonders beim Einsatz in Satelliten, kann vielfach wegen der großen Flughöhe mit kleinen Öffnungswinkeln gearbeitet werden;

Als Vorteile der vorangehend beschriebenen Erfindung wird zusammenfassend angeführt.

1. Mit einer Bildaufnahmeröhre kann multispektral in drei Bereichen aufgenommen werden, wobei zusätzlich die Auflösung des Gesamt-Systems verdreifacht wird. Die Abbildung der drei Farbauszüge auf nur einem Target hat den Vorteil, daß beim späteren Ubereinanderblenden der drei Komponenten eine exakte geometrische Zuordnung der einzelnen Bildpunkte möglich ist, da sich zwar die Parameter der Röhre während der Betriebszeit ändern können, jedoch die Beziehungen der einzelnen Spektralbereiche untereinander gleich bleiben. ,_

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2. In Verbindung mit diesem optischen System sind die verschiedensten Röhren verwendbar, wobei, gleich wie hoch die Röhre auflöst, immer eine Verdreifachung der Auflösung erzielt wird, wodurch man zu sehr hohen Werten gelangen kann.

3. Das Röhrentarget ist eichbar, so daß Inhomogenitäten oder Änderungen bei der Auswertung berücksichtigt werden können.

4. Die Spektralbänder sind sowohl nach Breite als auch nach Lage leicht wechselbar, was besonders für systematische Untersuchungen über den optimalen Aufnahmebereich sehr wichtig ist.

5. Die Bilder aus den einzelnen Spektralbereichen sind auf dem Röhrentarget sehr exakt trennbar.

6. Durch die Kopplung der Aufnahmeröhre mit einem Bildverstärker erreicht man zum einen eine sehr hohe Empfindlichkeit und zum anderen umgeht man gleichzeitig einen notwendigen mechanischen Verschluß. Dies ist besonders für den Einsatz in Satelliten sehr wichtig.

7. Selbst bei extremen Werten des Verhältnisses von Flughöhe zur Fluggeschwindigkeit (niedrige Flughöhen) bereitet der Einsatz dieses Systems im Gegensatz zu punktweise abtastenden Systemen keine Schwierigkeiten, da die Integrationszeiten immer noch hinreichend groß sind.

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8. Durch ein derartiges System spart man durch die Verwendung nur eines Röhrensystems erheblich an Aufwand ein und umgeht zudem die Verwendung von kostspieligen hochauflösenden Röhren.

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Claims

Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V. Patentansprüche

1. Verfahren zur Fernerkundung mit möglichst hoher geometrischer Auflösung insbesondere vom Flugzeug oder Satelliten aus, durch multispektrale Beobachtung eines rechteckförmigen Objektstreifens (Breite b) mit einer Fernsehkamera, dadurch gekennzeichnet, daß mit bekannten Mitteln (Linsen, Prismen, Farbfilter o.dgl.) von dem rechteckförmigen Objektstreifen der Breite b in den gewünschten Sepktralbereichen (z.B. rot, grün, blau) vorzugsweise gleichgroße rechteckförmige Teilbilder gleicher Breite b in der Weise erzeugt werden, daß alle Teile des zu beobachtenden Objektstreifens mit minimaler, von der Flughöhe unabhängiger Überschneidung , erfaßt werden, daß diese Teilstreifenbilder nebeneinander auf das Target einer einzigen Fernsehröhre (Vidikon oder dgl.) abgebildet werden, daß ein Referenzstrahler vorgesehen wird, mit dessen Hilfe das Target relativ geeicht werden kann und daß in an sich bekannter Weise Marken auf das Target abgebildet werden, die eine Kontrolle der Bildverzeichnung ermöglichen.

2. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß mittels Ablenkprismen (I) der zu beobachtende Objektstreifen in drei gleichgroße Teilstreifen unveränderter Breite zerlegt wird, daß mittels Farbfilter (2) und drei Gruppen von je drei iden-

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tischen Objektiven (3) Bilder der drei Teilstreifen in drei Spektralbereichen (z.B. rot, grün und bläu) hergestellt werden, daß die drei spektralen Bilder je eines der drei Teilstreifen durch Prismenkombinationen (4) zu einer Dreiergruppe nebeneinander gelegt werden, daß zur exakten Abgrenzung und Justierung der spektralen Teilstreifenbilder der Dreiergruppen Strichplatten (5) vorgesehen sind, daß mit Objektiven (6) die drei nebeneinanderliegenden spektralen Bilder der drei Teilstreifen, d.h. die drei Dreiergruppen, auf eine Prismenkombination (8) abgebildet werden, daß durch die Prismenkombination (8) die drei Gruppen der spektralen Bilder der Teilstreifen, d.h. die drei Dreiergruppen, so nebeneinander gelegt werden, daß eine Neunergruppe von nebeneinanderliegenden Teilstreifenbildern entsteht, daß eine Strichplatte (9) vorgesehen ist zur exakten Justierung der drei Dreiergruppen zueinander, daß ein Objektiv (6¹) vorgesehen ist, das diese Neunergruppe von Teilstreifenbildern auf das Target einer Fernsehkameraröhre (11) z.B. Vidikon abbildet, wobei das Objektiv(6') so ausgeführt ist, daß die Brennweite in gewissen Grenzen variiert werden kann, um die Bildfeldgröße der Targetgröße anzupassen, daß ein Referenzstrahler (lo) vorgesehen ist, dessen Strahlung zur relativen Eichung des Röhrentargets mittels Klappspiegel (11) eingeblendet werden kann, und daß ein Lichtleiter (7) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe und unter Ausnutzung der Referenzstrahlung ein heller Streifen abgebildet wird, dessen Begrenzung den Zeilenanfang markiert.

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3. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch Ii" im Bereich kleiner öffnungswinkel, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein einziges Objektiv als Eingang benutzt wird, daß die geometrische und spektrale Zerlegung mit bekannten Mitteln (Linsen, Prismen, Spiegeln o. dgl.) analog wie bei dem Gerät nach Anspruch 2 so erfolgt, daß eine nebeneinanderliegende Gruppe spektraler Teilstreifenbilder entsteht, die auf ein Röhrentarget abgebildet werden, und daß eine Möglichkeit zur relativen Eichung des Röhrentargets mit einem Referenzstrahler vorgesehen wird.

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