DE2403518C2 - Method for measuring the relative distance of an object to a reference system using an optical image correlator, as well as the device for its implementation - Google Patents

Method for measuring the relative distance of an object to a reference system using an optical image correlator, as well as the device for its implementation

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der relativen Entfernung eines Objektes zu einem Bezugssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for measuring the relative distance of an object to a reference system according to the preamble of claim 1.

Die Verwendung von optischen Bildkorrelatoren zur Entfernungsmessung ist bekannt. Das Objekt, dessen Entfernung bestimmt werdet; soll, wird dabei auf eine oder in der Nähe einer als Ortsfrequenzfilter wirkenden Gitterstruktur abgebildet. Nach Beeinflussung des Abbildungsstrahlenganges durch diese Gitterstruktur gewinnt man aus den resultierenden Lichtflüssen mittels fotoelektrischer Mittel elektrische Signale, aus denen eine Information über die Scharfeinstellung des Objektbildes auf das Gitter hergeleitet wird. Aus der Stellung der Abbildungsoptik im Falle der Scharfeinstellung gewinnt man dann die Objektentfernung. Wie sich gezeigt hat, hängt die Qualität der fotoelektrischen Signale stark vom Vorliegen hinreichender Kontraste und Helligkeiten im Objektbild ab. Bei Objekten mit Strukturen, welche Vorzugsrichtungen aufweisen (z. B. Türkanten usw.) ist wesentlich, daß die Gitterstruktur in ihrer Form und Orientierung an das Objektbild angepaßt ist. Das gilt insbesondere für eindimensionale Gitterstrukturen.The use of optical image correlators for distance measurement is known. The object whose Distance is determined; is intended to act as a spatial frequency filter on or near one Lattice structure shown. After influencing the imaging beam path through this grating structure one obtains from the resulting light fluxes by means of photoelectric means electrical signals, from which information about the focusing of the object image on the grating is derived. From the Position of the imaging optics in the case of focus adjustment then gives the object distance. How yourself has shown, the quality of the photoelectric signals depends heavily on the presence of sufficient contrasts and brightnesses in the object image. For objects with structures that have preferred directions (e.g. Door edges etc.) it is essential that the shape and orientation of the lattice structure match the object image is adapted. This is especially true for one-dimensional lattice structures.

Aus der DE-OS 21 48 189 ist es bekannt, bei einem Entfernungsmesser zur Erhöhung des Kontrastes im anzumessenden Objekt auf dieses eine Struktur zu projizieren. Dabei werden spezielle lichtempfindliche Elemente verwendet, deren elektrische Ausgangs-Größe von der Stärke und den Kontrasien in dem auffallenden Licht abhängt. Es ist daher wichtig, daß das auf die Empfängerfläche abzubildende Objekt starkeFrom DE-OS 21 48 189 it is known to increase the contrast in a range finder to project the object to be measured onto this one structure. In doing so, special light-sensitive Elements used whose electrical output size depends on the strength and the contrasts in the incident light depends. It is therefore important that the object to be imaged on the receiving surface is strong

■> Kontraste aufweist, wobei die Kontrastverteilung jedoch beliebig sein kann. Für die Funktionsweise der eingangs erwähnten Bildkorrelatoren ist dagegen vor allem die Art der Kontrastverieilung wichtig.■> has contrasts, the contrast distribution however, it can be anything. For the functioning of the image correlators mentioned at the beginning, however, it is necessary especially the type of contrast distribution is important.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dasThe invention is therefore based on the object that

ι» Prinzip der Kontrastverbesserung durch Projektion einer Struktur auch für die Verwendung eines optischen Bildkorrelators zur Entfernungsmessung nutzbar zu machen, so daß dieser insbesondere von Vorzugsrichtungen in den Strukturen der anzumessenden Objekteι »Principle of contrast enhancement through projection a structure also usable for the use of an optical image correlator for distance measurement make, so that this in particular of preferential directions in the structures of the objects to be measured

ι r> unabhängig wird und die Signalqualität bei Objekten mit schwacher Struktur verbessert werden kann.ι r > becomes independent and the signal quality can be improved for objects with a weak structure.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.In a method of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention by the im Characteristic part of claim 1 contained features solved.

Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 genannten Merkmale auf. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus denA device for carrying out the method according to the invention has that in the characterizing part of claim 2 mentioned features. Further advantageous refinements emerge from the

-"' Merkmalen der Unteransprüche 3 und 4.- "'Features of the dependent claims 3 and 4.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiment shown in the schematic drawing.

Ein optischer Bildkorrelator 1 ist mit einer Projek-An optical image correlator 1 is provided with a project

J" tionseinrichtung 2 optisch und mechanisch derart gekoppelt, daß eine, auf ein Objekt 3 projizierte Struktur 4 im Blickfeld des Korrelators 1 liegt und von diesem erfaßt wird.J "tion device 2 optically and mechanically in this way coupled that a structure 4 projected onto an object 3 lies in the field of view of the correlator 1 and from this is detected.

Die Funktion dieser Einrichtung ist folgende: DieThe function of this facility is as follows: The

J5 projizierte Struktur 4 wird auf eine, innerhalb des Korrelators 1 befindliche, mechanisch transversal zur optischen Achse bewegte Korrelationsstruktur abgebildet. Mittels nachgeschalteter fotoelektrischer Mittel werdeti elektrische Signale erzeugt, aus denen ein J5 projected structure 4 is imaged on a correlation structure located within the correlator 1 and moved mechanically transversely to the optical axis. By means of downstream photoelectric means, electrical signals are generated from which a

4(1 Kriterium für die Schärfe der Abbildung auf der Korrelationsstruktur abgeleitet wird. Zur Entfernungsmessung regelt man mittels eines Servosystems das abbildende Objektiv des Korrelators auf ein Maximum der Bildschärfe und bestimmt die Entfernung des Objektes 3 aus der dann vorliegenden Objektiveinstellung. 4 (1 criterion for the sharpness of the image on the correlation structure is derived. To measure the distance, a servo system is used to regulate the imaging lens of the correlator to a maximum of image sharpness and the distance of the object 3 is determined from the then available lens setting.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung in einem Gerät zur Blindenorientierung kann man die Entfernungsanzeige auf eine Fingerabtasteinrich-When using the device according to the invention in a device for the blind orientation one can the distance display on a finger scanner

'" tung übertragen. Für eine vereinfachte Ausführungsform kann es aber auch ausreichen, das Korrelatorobjektiv auf eine passende Entfernung fest einstellbar auszuführen (z. B. auf 3 m) und mit den fotoelektrischen Signalen einen elektromechanischen Vibrator als Fingertaster anzusteuern. Die Stärke der Vibration entspricht dann als Warnsignal direkt der Entfernung des Hindernisses.However, for a simplified embodiment it can also be sufficient to use the correlator objective permanently adjustable to a suitable distance (e.g. to 3 m) and with the photoelectric Signals to control an electromechanical vibrator as a finger switch. The strength of the vibration then corresponds directly to the distance of the obstacle as a warning signal.

Wie ersichtlich, besitzt die erfindungsgemäße Einrichtung den Vorteil, auch strukturlose und glattflächige, schlecht beleuchtete Objekte anmessen zu können. Sogar beim Fehlen jeder Fremdbeleuchtung in völlig dunklen Räumen bleibt die Funktion erhalten. Die Winkellage eines mit der Einrichtung ausgerüsteten Gerätes kann beliebig sein, solange nur das Objekt im b"> Blickfeld des Eingangsobjektivs bleibt.As can be seen, the device according to the invention has the advantage of being able to measure even structureless and smooth-surfaced, poorly illuminated objects. Even if there is no external lighting in completely dark rooms, the function is retained. The angular position of a vehicle equipped with the device unit can be arbitrary, as long as the object in the b "> attention remains of the input lens.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Messung der relativen Entfernung eines Objektes zu einem Bezugssystem, bei dem auf das Objekt eine Struktur projiziert und ein optischer Bildkorrelator verwendet wird, welcher mindestens eine Korrelationsstruklur aufweist und mit einer Relativbewegung zwischen Objektbild und Bildkorrelator, dadurch gekennzeichnet, daß die Form und azimutale Orientierung der zu projizierenden Struktur (4) an die der Korrelationsstruktur angepaßt und mit dieser starr gekoppelt wird und daß die aus dem Zusammenwirken der vom Objekt (3) zurückkehrenden Lichtflüsse mit dem Bildkorrelator (1) entstehenden fotoelektrischen Signale nach Größe der Grundwelle oder Oberwelle ifci Hinblick auf die Objektentfernung ausgewertet werden.1. Method for measuring the relative distance of an object to a reference system, at a structure is projected onto the object and an optical image correlator is used, which has at least one correlation structure and with a relative movement between the object image and Image correlator, characterized in that the shape and azimuthal orientation of the to projecting structure (4) adapted to the correlation structure and rigidly coupled to it and that from the interaction of the light fluxes returning from the object (3) with the Image correlator (1) resulting photoelectric signals according to the size of the fundamental or harmonic ifci can be evaluated with regard to the object distance. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit dem optischen Bildkorrelator(l)gekoppelte Projektionsvorrichtung (2), welche eine Struktur (4) auf das Meßobjekt (3) projiziert, die in ihrer Form und Orientierung an die Korrelationsstrukturen angepaßt ist.2. Facility for carrying out the procedure according to claim 1, characterized by a projection device coupled to the optical image correlator (1) (2), which projects a structure (4) onto the measurement object (3), which in its shape and Orientation is adapted to the correlation structures. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsvorrichtung (2) Strukturen projiziert, welche bezüglich Form und Orientierung auch an die Form und Orientierung der .vorhandenen Meßobjekte (3) angepaßt sind.3. Device according to claim 2, characterized in that the projection device (2) structures projected, which in terms of shape and orientation also to the shape and orientation of the .Existing test objects (3) are adapted. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, gekennzeichnet durch ihre Verwendung in einem Gerät zur Blindenorientierung.4. Device according to one of claims 2 or 3, characterized by its use in one Device for the blind orientation.
DE2403518A 1974-01-25 1974-01-25 Method for measuring the relative distance of an object to a reference system using an optical image correlator, as well as the device for its implementation Expired DE2403518C2 (en)

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