DE2519241A1

DE2519241A1 - Anordnung zur verarbeitung von bildinformationen

Info

Publication number: DE2519241A1
Application number: DE19752519241
Authority: DE
Inventors: Hubertus Dr Ing Schmidtlein
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Current assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Priority date: 1975-04-30
Filing date: 1975-04-30
Publication date: 1976-11-18
Also published as: FR2310049A1; GB1552249A

Description

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2Μ2γ.32 Bitmv.il, den 2-J. April 1975

Sm/ka

Vereinigte Flugtechnische Werke—Fokker Gesellschaft mit beschränkt.;r Haftung

Anordnung zur Verarbeitung von Bildiuforraationen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Verarbeitung von mit Sensoren aufgenommenen Bildiniornationen für eine Verringerung der Informationsrate der drahtlos zu einein bestimmten Empfangsort zu übertragenden Bildinformaticnen.

Bei der drahtlosen Übertragung von Bildinforraationen von einen; beliebigen Aufnahraeort zu einem bestimmten Empfangsort bestimmt das Maß der Informationsratc im wesentlichen den Aufwand für die Übertragung sgeräte. Während bei kommerziellen Anlagen, wo ein Sender eine Vielzahl von Empfängern versorgt, der Aufwand nicht so in's Gewicht fällt, hat diese Tatsache bei Sonderanlagen, z.B. bei Industriefernsehanlagen oder bei Anlagen in fernsteuerbaren Fahrzeugen, z.B. fernsteuerbaren Luftfahrzeugen, eine wesentlich größere Bedeutung.

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Fernsteuerbare Luftfahrzeuge sind für militärische Missionen vorgesehen und zwar für Gebiete mit starker feindlicher Bedrohung. Dabei soll das Luftfahrzeug möglichst schnell und tief fliegen, um der Bedrohung zu entgehen. Das Luftfahrzeug nimmt dabei mit Hilfe geeigneter Sensoren die zu überfliegende Landschaft auf und überträgt die Bildinformationen drahtlos zu einem entfernten Leitstand. Dort werden die empfangenen Bildinformationen auf Anzeigegeräten dargestellt und von Kontrollpersonen ausgewertet. Die Ergebniese der Auswertung können dabei sowohl zur Steuerung des Luftfahrzeuges selbst als auch zur Einleitung von Angriff smaßnahisen benutzt werden. Beim Einsatz fernsteuerbarer Luftfahrzeuge bestehen bei der Aufnahme und Übertragung der Bildinformationen zum Leitstand die größten Schwierigkeiten. So fordert eine genaue Auswertung der Bildinforraationen eine hohe Auflösung der wiedergegebenen Bilder und damit die Übertragung einer großen Bandbreite des Nutzsignals« Iia Gegensatz dazu steht aber eine störungsfreie und entsprechend leistungsfähige Übertragung der Bildinformationen, die nur bei äußerst geringer Bandbreite des Nutzsignals möglich ist. Da sich beide Forderungen entgegenstehen, war· es bisher nur möglich, diese Forderungen durch eiiien brauchbaren Kompromiß einigermaßen zu erfüllen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Informationsrate aufgenommener und drahtlos übertragender Bildinformationen derart zu verringern, daß sowohl eine sichere und leistungsfähige Übertragung als auch eine genaue Auswertung der Bildinformationen möglich wird. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Erfassung der Bildinformationen in an sich bekannter Weise durch zeilenweises Abtasten mit einem Sensor erfolgt und daß eine erste einstellbare Einrichtung bestimmte Zeilen und Bildpunkte pro Zeile zur übertragung eines Grobbildes auswählt, während eine zweite einstellbare Einrichtung aus den erfaßten Bildinforraationen alle Zeilen und Bildpunkte eines beliebigen Teilbildes zur übertragung eines Feinbildausschnittes erfaßt.

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Bei einer vexieren gleichwertigen erfindungsgemäßen Anordnung siJJd zur Aufnahme dei^ BiIdiiiformat.ionen zwei Kameras vorgesehen, wovon die eine ein Großbild als Grobinformation aufnimmt, während die zweite einen beliebigen innerhalb des Großbildes liegenden Bildausochnitt als Feininforiaation erfaßt. Die Übertragung der auf diese Weise aufgenommenen Bildinfsraationen erfordert im Vergleich zu den bekannten Bildaufnahmeverfahren wesentlich weniger Aufκand, weil die Inforrcationsrate hierbei wesentlich geringer ist. Die Übertragung wird damit sowohl störsicherei* als auch leistungsfähiger, ohne die Genauigkeit der Auswertung zu beeinträchtigen.

Die crfindur.gsgeinäße Maßnahme bietet die Möglichkeit, am Empfangsort zwei Wiedergabegeräte vorzusehen, wovon das eine das Grobbild und das andere den Feinbildausschnitt vergrößert darstellt. Hierdurch wird die Auswertung der wiedergegebenen Bildinformation wesentlich erleichtert.

Die empfangenen Bildinfornationen des Grobbildes und des Feinbildausschnittes können aber auch am Ernpf angsort durch eine maßstabsgerechte Mischung ^u einem mit einen Wiedergabegerät darstellbaren Gesamtbild vereint werden, in welchem der Feinbildausschnitt ein beliebig verschiebbares Teilbild hoher Auflösung darstellt. Hierbei kann einer Kontrollperson zur Auswertung des dargestellten Gesamtbildes eine zur Erfassung deren Blickrichtung vorgesehene Einrichtung zugeordnet sein, welche eine Automatik zur Erfassung des Feinbildausschnittes derartige Signale zur Verschiebung des Feinbildausschnittes zuführt, daß diese dem Blick der Kontrollperson im Gesamtbild folgt. Es ist aber auch möglich, die Informationen des Großbildes an Bord des fernsteuerbaren Luftfahrzeuges mit Hilfe einer Automatik zu unterdrücken und lediglich die Informationen des Feinbildausschnittes zu übertragen.

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Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Prinzipdarstellung eines ersten

Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Figur 2 eine Prinzipdarstellung eines zweiten

Ausführungsbeispiels der Erfindung und

Figur 3 eine Prinzipdarstellung zur Auswertung

von Bildinformationen.

In der Prinzipdarstellung nach Figur 1 ist ein Sensor 10 vorge~ sehen, der z.E. in einem nicht näher dargestellten fernsteuerbaren Luftfahrzeug angeordnet sein kann und durch zeilenweises Abtasten Bildinforraationen eines Bildes 11 liefert. Der Sensor 10 kann dabei eine Fernsehkamera, eine Infrarotknreera oder eine andere geeignete Aufnahmeinrichtung sein» Mit einer geeigneten Auswahlvorrichtung, z.B. einem Bildumsetzer 12, werden aus den Informationen des aufgenommenen Bildes 11 jede i-te Zeile und jeder j-te Bildpunkt pro Zeile ausgewählt und, wie durch den Pfeil 13 angedeutet, zu einem vorzugsweise in einem Leitstand vorgesehenen Wiedergabegerät 14 zur Darstellung eines Grobbildcs übertragen. Der Bildurasetzer 12 ist dabei mit nicht näher dargestellten Stellelementen zur Einstellung der Zeilenzahl bzw. der Bildpunktauswahl versehen. Es lassen sich damit z.B. jede 2., 3·» 4· oder weitere Zeile bzw. Bildpunkte auswählen, wodurch die Vergröberung den jeweiligen Verhältnissen entsprechend angepaßt werden kann.

Aus dem Bild 11 wird ein Bildausschnitt 15 mit den Koordinaten uv zxnd der Größe xy mit einer weiteren Auswahlvorrichtung, vorzugsweise einem Bildurasetzer 16, ausgewählt. Dieser Bildumsetzer 16 erfaßt alle Zeilen und Bildpunkte des Teilbildes 15» welche anschließend - wie

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durch den Pfeil 17 angedeutet - gemeinsam mit den Grob informationen zu einem ebenfalls ira Leitstand vorgesehenen zweiten Wiedergabegerät drahtlos übertragen. Dieses Wiedergabegerät lö gibt den Bildausschnitt 15 vergrößert wieder, so daß die Auswertung dieses Teilbildes schnell und exakt durchgeführt werden kann. Der für die zweite Auswahlvorrichtung vorgesehene Bildumsetzer 16 kann dabei durch eine als Block angedeutete Automatik oder über manuelle Stellelemente 20, deren Daten - wie durch den Pfeil 21 angedeutet ■- zur Automatik 19 drahtlos übertragen werden, so beeinflußt werden, daß sowohl die Größe als auch die Koordinaten des Bildausschnittes sich in einer gewünschten Weise ändern. Es ist damit möglich, den Bildausschnitt 15 über dem Bild 11 hin- und herpendeln zu lassen, so daß das Wiedergabegerät 3.8 ein Teilbild hoher Auflösung abgibt, das praktisch einem Lupenbild des hin- und herpendelnden Bildausschnittes entspricht. Bei diesem Aufnahme- und Übertragungsverfahren wird die Informationsrate von der Zahl der Bildpunkle des Grobbildes und denen des Feinbildausschnittes bestimmt, so daß die übertragende Informationsrate erheblich geringer ist, als wenn sämtliche Bildpunkte des Bildes 11 zu übertragen wären. Dadurch ist eine störungsfreie und leistungsfähige Übertragung mit geringem Aufwand möglich ohne Verschlechterung der Auswertungsmöglichkeiten.

Die Erfassung der Bildinformationen mit Hilfe des Sensors 10 kann. dabei - wie zuvor beschrieben - mit der hohen Auflösung des Bildausschnittes und anschließender Vergröberung der Informationen des Großbildes erfolgen oder aber durch eine geeignete Steuerung, z.B. Strahlsteuerung des Sensors 10, so daß dieser nur den Bildausschnitt 15 mit hoher Auflösung und das Restbild mit Grobauflösung erfaßt. Die letztere Art der Inforraationsaufnähme bietet die Möglichkeit, auf die relativ teuren Bildumsetjier zu verzichten, da die Grob- und Feininformationen aufgrund der Informationshäufigkeit des Feinbildausschnittes mit Hilfe einer Filteranox'dnung leicht voneinander zu trennen sind.

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Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 erfolgt die Aufnahme der Bildinformationcn im Gegensatz zum Ausfiihrungsbeispiel nach Figur 1 mit zwei Kameras. Hierbei erfaßt eine Kamera 25 das Großbild 11 mit grober Auflösung, während eine zweite Kamera 26 den Bildausschnitt 15 niit hoher Auslösung aufnimmt. Es ist aber auch möglich, für beide Kameras ein Objektiv zu benutzen und anschließend mit einem Strahlteiler das Großbild und den Bildausschnitt voneinander zu trennen. Diese Art der Bildaufnahme hat den Vorteil, daß eine paralaxenfreie Aufnahme möglich ist. Die Anordnung nach Fig. unterscheidet sich sonst nicht von der nach Figur 1.

Das dritte Ausführungsbeispiel nach Figur 3 zeigt eine verbes~ serte Möglichkeit für die Auswertung der empfangenen Bildinforciationen. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann sowohl von der Prinzipdarstellung nach Figur 1 als auch von der nach Figur 2 auegegangen werden· In beiden Ausführungsbeispielen können z.B. die Bildinformationen der Wiedergabegeräte 14 bzw. 18 einer Mischstufe 30 zugeführt werden, welche diese Informationen maßstabsgerecht z.B. optisch mischt und einem weiteren Wiedergabegerät zur Darstellung eines Gesamtbildes zuführt. Das Gesamtbild besteht dabei aus dem Großbild 11 mit dem beliebig verschiebbaren Teil— bild 15 hoher Auflösung. Einer als Block angedeuteten Kontrollperson 32 erscheint daher der Bildausschnitt 15 quasi als Lupenbild, da die Umgebung des Bildausschnittes aufgrund der Vergröberung des Großbildes eine schlechtere Auflösung besitzt. Es kann in diesem Zusammenhang zweckmäßig sein, das wiedergegebene Grobbild im Bereich des Bildausschnittes dunkel zu steuern. Der Kontrollperson ist dabei eine Einrichtung 33 zugeordnet, mit welcher die Blickrichtung dieser Person erfaßt wird. Diese Einrichtung 33 erzeugt dabei der jeweiligen Blickrichtung proportionale Signale, welche - wie durch den Pfeil 21 angedeutet - der Automatik 19 übertragen werden. Dadurch wird der Bildausschnitt im vereinigten mit dem Wiedergabegerät 31 dargestellten Gesamtbild stets so verstellt, daß dieser dem Blick der Kontrollperson im Gesamtbild folgt.

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Bei dieseiii Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es auch möglich,' auf die Einrichtung 33 zu verzichten und die Automatik 19 so einzustellen, daß der Bildausschnitt 15 stets hin— und herpendelt. In diesem Fall muß bei der Bildauswertung die Blickrichtung der Kontrollperson dem Bildausschnitt folgen, während bei der Verwendung der Einrichtung 33 der Bildausschnitt der Blickrichtung folgt. Da die Auswertung der Bildinforraationen bei diesem Ausführungsbeispiel praktisch nur beim Wiedergabegerät 31 erfolgt, kann in diesem Fall auf die Wiedergabegeräte 14 und 18 verzichtet werden. Die Bildinformationen werden dann nach dem Empfang und der notwendigen Aufbereitung direkt der Mischstufe 30 zugeführt, die mit dem Wiedergabegerät 31 in einer Baustufe vereinigt sein kann. Mit HiXfe der Erfindung ist es möglich, Bildinformationen z.B, mit einem fernsteuerbaren Luftfahrzeug aufzunehmen und mit relativ geringem Aufwand sicher zu einem entfernten Leitstand zu übertragen. Dort kann die Auswertung ohne Einbuße in der Genauigkeit auf beschriebene Weise erfolgen.

Wie aus den zuvor gemachten Ausführungen hervorgeht, ist es mit der erfindungsgenäßen Anordnung möglich, den Datenverkehr zwischen einem insbesondere für militärische Missionen vorgesehenen fernsteuerbaren Luftfahrzeug und einem Leitstand stark zu verringern; aber auch dieser schon wesentlich geringere Datenverkehr kann noch weiter verringert werden, wenn eine weitere Automatisierung, vorzugsweise bei der Nachführung des Feinbildausschnittes, vorgenommen wird und dadurch die Übertragung der Grobbildinformationen ganz entfallen kann. Diese automatische Nachführung kann z.B. nach einem Schwellwertvergleich zwischen dem aufgenommenen Informationssignal des Grobbildes und einem wählbaren Vergleichswert erfolgen. Dabei kann das Grobbild z.B. in einer Dimension kleiner sein als das Feinbild. Dieses Verfahren ist besonders bei selbststrahlenden Zielen anwendbar, da diese bei ihrer Erfassung einen derartigen Kontrast gegen ihren Hintergrund haben, daß mit hin-

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reichend geringer Irrturasrate die gesuchten Ziele erfaßt werden. Die Informationen zur Positionierung des Feinbildausschnittes können dabei auch von einem beliebigen anderen Sensor, z.B. einem Radargerät, stammen. Es ist aber auch nöglich, die erfaßten Bildinfornationen vor der Übertragung im fernsteuerbaren Luftfahrzeug zu speichern und, insbesondere wenn die Bildinformationen der üborflogcnen Landschaft durch Voraufklärung bekannt sind, mit diesen zu vergleichen und die Iiiforraationsunterschiede, welche z.B. angriffswürdige Ziele darstellen können, zum Leitstand zu übertragen. Dabei kann die Übertragung sich praktisch nur auf die Informationen des Feinbildausschnittes erstrecken, so daß hierdurch noch eine weitere Herabsetzung der Informr.tionsrate und damit eine sichere Übertragung möglich wird.

— Patentansprüche —

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Claims

Λ/-Υ j nachgereichtJ 2^. April2StI9241 Patentansprüche

1.) Anordnung zur Verarbeitung von mit Sensoren aufgenommenen Bildinfornationen für eine Verringerung der Inf orrnatioiifsrate der drahtlos zu einem bestimmten Enpfangsort zu Übertraganden Bildinforraationen, dadurch gekennzeichnet , daß die Erfassung der Bildinfonnationon in an sich bekannter Weise durch zeilenweises Abtasten uit einem Sensor (1O) erfolgt und daß eine erste einstellbr.ro Einrichtung (12) bestimmte Zeilen und BiJdpunkte pro Zeile zur Übertragung eines Grobbildes auswählt, während eine zweite einstellbare Einrichtung (l6) aus den erfaßten Bildinformationen alle Zeilen und Bildpunkte eines beliebigen Tcilbildes (15) zur Übertragung eines Feinbildausschnittes erfaßt.

2.) Anordnung zur Vorbereitung von mit Sensoren aufgenommenen Bildinformationen für eine Verringerung der Informationsrate der drahtlos zu einem bestimmten Empfangsort zu übertragende Bildinformationen, dadurch gekennzeichnet _t daß zur Aufnahme der Bildinformationen zwei Kameras (25, 26) vorgesehen sind, wovon die eine (25) ein Großbild (il) als Grobinforraation aufnimmt, während die zweite (26) einen beliebigen innei'halb des Großbildes (11) liegenden Bildausschnitt (IS) als Feininforraation erfaßt.

3.) Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß am Empfangsort zwei Tiiedergabegeräte (14, 18) vorgesehen sind, wovon das eine Gerät (14) das Grobbild (ll) und das zweite Gerät (l8) den Fexnbildausschnitt (IS) vergrößert darstellt.

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4.) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß der ersten Einrichtung (12) zur Auswahl der Zeilen und Bildpunkte bzw. der Kamera (25) sur Aufnahme des Großbildes (11) eine Automatik und/ oder Manuelle Stclleleraente zur Auswahl der Zeilen und Bildpunkte bzw» zur Einstellung der Bildgröße zugeordnet sind.

5.) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß der zweiten Einrichtung (l6) zur Erfassung des Bildausschnittes (15) bzw· der Kamera (26) zur Aufnahme des Bildausschnittes (15) eine Automatik (19) und/oder rtanuelle Stellelemente (20) zur Einstellung der Koordinaten uv und/oder der Größe xy des Bildausschnittes (15) zugeordnet sind.

6.) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet , daß für die Einrichtungen zur Auswahl der Zeilen (i) und Bildpunkte (j) bzw. zur Erfassung des Feinbildes (15) Bildumsetzer (12, 16) vorgesehen sind.

7») Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet y daß die Bildinformationen des Grobbildcis (ll) und die des Feinbxldausschnittes (15) durch geeignete Strahlsteuerung beim Sensor (lO) mit der jeweils zugeordneten Auflösung erzeugt und anschließend in einer Filteranordnung voneinander getrennt sind.

8.) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß der Feinbildausschnitt (15) durch eine automatische Nachführeinrichtung im Grobbild (ll) positionierbar ist und daß die Nachführeinrichtung durch einen Schwellwertvergleich der Informationen des Grobbildes (ll) mit einem wählbaren Vcr^leichswert, vorzugsweise aufgrund von Kontrastunterschieden ei genstrahl eitler Ziele_f zur Zielverfolgung beeinflußbar ist.

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9·) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Positionierung des Feinbilsausschndttes (15) aufgrund von Informationen eines Fremdsenpora, vorzugsweise eines Radargerätes, erfolgt.

10.) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß die Ausdehnung des Grobbildes (11) in einer Dimension kleiner als die des Feinbildausschnittes (IS) ist und vorzugsweise eine Zeilenbreite umfaßt.

11.) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Übertragung der Bildinformationen, vorzugsweise bei vorhandener Voraufklärung, die Informationen des Feinbildausschnittes umfaßt.

12.) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die aufgenommenen Informationen im fernsteuerbaren Luftfahrzeug zwischengespeichert und vorzugsweise Informationsänderungen durch eine niederfrequente Übertragungsanordnung zum Leitstand übertragen werden.

13·) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Empfangsort die Bildinformationen des Grobbildes (ll) und die des Feinbildausschnittes (15) durch eine maßstabsgerechte Mischung in einer Mischstufe (30) zu einem mit einem weiteren Wiedergabegerät (31) darstellbaren Gesamtbild vereint sind, in welcher der Feinbildausschnitt (15) ein beliebig verschiebbares Teilbild hoher Auflösung darstellt.

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1/+.) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß einer Kontrollperson (32) zur Auswertung des dargestellten Gesamtbildes eine zur Erfassung deren Blickrichtung vorgesehene Einrichtung (33) züge-» ordnet ist, die der Automatik (19) zur Erfassung des Feinbildausschnittes (IS) derartige Signale zur Verschiebung des Bildausschnittes zuführt, daß dieser dein Blick der Kontrollperson (32) im Gesamtbild folgt.

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