DE2654039C3 - Fotografisches Verfahren zum Erkennen von Objekten in einem Bildfeld nach ihrer Spektralsignatur mit Hilfe von Multispektralfotografie - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein fotografisches Verfahren zum Erkennen von Objekten in einem Bildfeld nach ihrer Spektralsignatur mit Hilfe von Muitispektraitotografie, mit folgenden Schritten:

a) Herstellung einer Reihe von deckungsgleichen fotografischen, vorzugsweise schwarz-weißen, Bildfeld-Spektralbandaufnahmen in verschiedenen Spektralbändern,

b) Selektieren derjenigen Bildfeldbereiche in den einzelnen Bildfeld-Spektralbandaufnahmen, deren Tonwerte den Intensitäten der Spektralsignatur des gesuchten Objekts in den jeweiligen Spektralbändern entsprechen, und

c) Selektieren derjenigen Bereichsabteile der selektierten Flächenbereiche aller Bildfeld-Spektralbandaufnahmen, deren Tonwerte in allen Spektralbändern den Intensitäten der Spektralsignatur des gesuchten Objekts entsprechen.

In dieser Beschreibung wird der Begriff »Bildfeld« für einen zu untersuchenden Gegenstandsbereich, beispielsweise einen Flächenabschnitt der Erdoberfläche, benutzt. Der Begriff »Tonwert« ist für den Fall von Schwarzweiß-Aufnahmematerial dem geläufigen Begriff »Schwärzung« gleichzusetzen.

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se einen von Tageslicht beleuchteten Abschnitt der Erdoberfläche oder eine davon hergestellte Abbildung, elementweise abzutasten, die von jedem abgetasteten Flächenelement ausgehende reflektierte Lichtstrahlung spektral zu analysieren (DE-AS 16 73 932) und die Analysendaten mit dem bekannten Remissionsspektrum (Reflexionsspektrum, Reflektanz in Abhängigkeit von der Wellenlänge) gesuchter Objekte zu vergleichen, um das Vorkommen solcher Objekte festzustellen. Dieses Verfahren ist wegen des begrenzten Auflösungsvermögens der elementweisen Abtastung für ein genaueres Arbeiten nicht geeignet; dies gilt besonders dann, wenn verhältnismäßig große Bildfelder von Flugzeugen aus auszuforschen sind.

Gerade bei diesen Anwendungsfällen wird überdies das Auflösungsvermögen weiter dadurch herabgesetzt, daß sich infolge der hohen Geschwindigkeit des die Aufnahmeeinrichtung tragenden Flugzeuges das Bildfeld während der zum Abtasten erforderlichen Zeitspanne merklich verschiebt und/oder in seiner Perspektive verändert Es ist deshalb das eingangs beschriebene rein fotografisch arbeitende Verfahren vorgeschlagen worden, das seiner Natur nach grundsätzlich eine sehr hohe Auflösung zuläßt Dabei tritt jedoch die Schwierigkeit auf. daß die Tonwerte der fotografischen Aufnahmen von zahlreichen Faktoren beeinflußt werden, beispielsweise Schwankungen der Filmemulsion, Änderungen der Temperatur und der Zusammensetzung der Entwicklungsflüssigkeiten und dergleichen, so daß nur grobe Intensitätsstufen zuverlässig auseinandergehalten werden konnten; dadurch wird der theoretische Vorteil der besseren Auflösung wieder aufgehoben Auch bot das Selektieren von Bildfeldbereichen nach Tonstufen praktische Schwierigkeiten: Wenn man beispielsweise eine Abbildung des Bildfeldes mit einem Densitometer auswertet, kann man zu einem technisch brauchbaren mechanisierten oder gar automatisierten Verfahren nur dann kommen, wenn man das Bildfeld elementweise abtastet; dies kann aus den weiter oben geschilderten Gründen die Auflösung wieder beeinträchtigen.

Alle bekannten Verfahren des Erkennens von gesuchten Objekten in einem Bildfeld sind ferner mit dem Nachteil behaftet, daß nicht nur das Ermitteln, sondern auch das Kenntlichmachen der gesuchten Objekte einen großen Aufwand erfordert, besonders bei Verwendung einer größeren Anzahl von Spektralbereichen.

Die Erfindung-geht deshalb von der Aufgabe aus, ein einfaches, zuverlässiges Verfahren der Objekterkenhung zu schaffen, das eine hohe Auflösung ermöglicht und die gesuchten Objekte in einfacher Weise kenntlich zu machen gestattet.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst mit einem Verfahren der eingangs angegebenen Art, daß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Tonwertskala der Spektralbandaufnahmen der Intensitätsskala der Spektralsignatur zugeordnet wird, daß auf fotografischem Wege von jeder Bildfeld-Spektralband-Aufnahme ein Dia-Tonwertauszug hergestellt wird, in welchem alle Flächenbereiche, die in der Spektralbandaufnahme einen der Intensität der Spektralsignatur in dem betreffenden Spektralband entsprechenden Tonwert haben, möglichst vollständig transparent (weiß) und alle anderen Flächenbereiche möglichst opak (schwarz) sind, und daß die Dia-Tonwertauszüge deckungsgleich übereinandergelegt und in Durchsicht ausgewertet werden.

Marh Hpm prfindiingsjxpmänpn Vprfahrpn wird auf fotografischem Wege, also unter Beibehaltung der dafür typischen und vorteilhaften hohen Auflösung, gearbeitet, und für die Auswertung wird ein Bild erhalten, das nur in denjenigen Stellen, wo sich das gesuchte Objekt befinden kann, lichtdurchlässig ist, im übrigen aber opak ist, so daß die gesuchten Objekte sämtlich gleichzeitig in dem Bildfeld lokalisiert und deutlich kenntlich gemacht werden können. Bei der Zuordnung der Tonwertskala der Spektralbandaufnahmen zu der Intensität*- oder Tonwertskala der Spektralsignatur lassen sich Störeinflüsse durch verschiedene Beleuchtungsbedingungen oder andere äußere Faktoren mit geringem Aufwand berücksichtigen, so daß man eine hohe Sicherheit der Zuordnung erhält und erforderlichenfalls auch verhältnismäßig kleine Bild- oder Tonwertstufen sicher unterscheiden und deuten kann. Dabei ist allerdings zu bedenken, daß die gesuchten Objekte normalerweise selbst in ihrem Reflexionsspektrum eine gewisse Streuung zeigen, so daß eine zu enge Selektierung zu Erkennungsfehlern führen kann.

Die rein fotografische Arbeitsweise bietet, wie bekannt, den für Luftbildaufnahmen entscheidenden Vorteil, daß die Aufnahmen sehr rasch angefertigt werden können, so daß die durch die Geschwindigkeit des Trägerflugzeuges hervorgerufene Bildfeldverschiebung vernachlässigbar ist oder jedenfalls in einfachster Weise ausgeglichen werden kann. Dies gilt auch für den

hier vorliegenden Fall, daß mehrere Aufnahmen anzufertigen sind. Bei dien üblichen Belichtungszeiten und Transportgeschwindigkeiten moderner Aufnahmeeinrichtungen bietet es keine besonderen Schwierigkeiten, auch eine Serie von Aufnahmen nacheinander so rasch tu schießen, daß die durch die Geschwindigkeit des Flugzeuges bedingten Veränderungen der Aufnahmebedingungen vernachlässigbar klein bleiben. Man kann aber auch mit geringem zusätzlichem Aufwand mehrere Aufnahmen gleichzeitig schießen. In jedem Fall kann bei den hier erforderlichen fotografischen Aufnahmen so rasch gearbeitet werden, daß das dem fotografischen Prozeß eigentümliche hohe Auflösungsvermögen nicht beeinträchtigt wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die für die Herstellung der Bildfeld-Spektralbandaufnahmen erforderliche Ausrüstung verhältnismäßig einfach ist und kompakt ausgeführt werden kann, so daß das Mitführen in Fahrzeugen, insbesondere in Flugzeugen, keine Schwierigkeiten macht. Die Auswertung braucht nicht während oder kurz nach der Aufnahme zu erfolgen, sondern kann bequem in einem von der Aufnahmestelle entfernten stationären Laboratorium durchgeführt werden.

Die Erkennbarkeit der gesuchten Objekte kann noch weiter beträchtlich verbessert werden, wenn man in Ausgestaltung der Erfindung ein Stück Aufnahmematerial durch die übereinanderliegenden Dia-Tonwertauszüge (oder eine davon hergestellte Positiv-Kopie) hindurch belichtet und zu einer Markierungsaufnahme verarbeitet, in welcher dann nur die Stellen, wo sich die gesuchten Objekte befinden können, markiert sind, beispielsweise als Schwärzung oder besser durch eine transparente Tönung. Da die übrigen Bereiche der Markierungsaufnahme unbelichtet und somit ungetönt sind, kann die vorzugsweise als Dia ausgeführte Markierungsaufnahtne deckungsgleich mit einer normalen Aufnahme, vorzugsweise einem Diapositiv, des Bildfeldes zusammengelegt werden, so daß die gesuchten Objekte durch die markierten Stellen der Markie riinnroiifnoliinan in /

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Details erkennbaren Bildfeld markiert sind. Man macht auf diese Weise in einem einzigen Arbeitsgang alle gesuchten Objekte, die sich in dem Bildfeld befinden, gleichzeitig und gemeinsiam erkennbar, und zwar wieder unter Beibehaltung des für die Fotografie typischen hohen Auflösungsvermögens und ohne Zuhilfenahme komplizierter elektronischer Abtasteinrichtungen.

Die beschriebene Arbeitstechnik mit Markierungsaufnahmen kann in äußerst vorteilhafter Weise noch weiter ausgebaut werden, indem man Markierungsaufnahmen verschiedener Objektarten deckungsgleich übereinander verwendet, um mehrere Objektarten mit verschiedenen Spektralstgnaturen in ein und demselben Bildfeld gleichzeitig zu markieren. Die Unterscheidbarkeit läßt sich dabei noch weiter dadurch verbessern, daß die Markierungsaufnahmen verschiedener Objekte Markierungen in verschiedenen Farben aufweisen. Man kann weiter dann von diesen übereinandergelegten Aufnahmen eine Markierungs-Gesamtaufnahme oder einen Markierungs-Aufdruck auf einer normalen Aufnahme des Bildfeldes herstellen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die gesuchten Objekte nach ihrer Spektralsignatur identifiziert Der Begriff »Spektralsignatur« soll hier allgemein einen Satz von Remissionswerten (Reflektanzwerten) bei verschiedenen Lichtwellenlängen bedeuten, also im vollständigsten Fall die Gesamtheit der Remissionswerte in Abhängigkeit von der Wellenlänge, d. h. das gesamte Remissionsspektrum in dem untersuchten Wellenlängenbereich. Für die meisten Zwecke genügt es aber, nur einige wenige, beispielsweise drei, Spektralbänder und deren zugehörige mittlere Remissionswerte zu verwenden. Die Aussonderung solcher Spektralbänder kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der bekannten Weise leicht durch Vorschalten bestimmter optischer Filter und/oder Verwendung von Aufnahmematerial mit bestimmter spektraler Empfindlichkeitsverteilung erfolgen. Besonders bequem ist die Verwendung vorgegebener Film-Filter-Kombinationen, um jeweils nur ein bestimmtes Spektralband wirksam zu machen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Erläuterung einer Ausführungsform mit Herstellung der Aufnahmen von einem Flugzeug aus,

Fig.2 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Remissionsspektrums,

Fig. 3 eine schematische Erläuterung des durch Logarithmieren der Ordinaten der Fig.2 erhaltenen Remissionsspektrums,

F i g. 4 eine schematische Darstellung einer typischen Charakteristik eines photographischen Aufnahmematerials,

F i g. 5 eine schematische Erläuterung zum Verfahrensablauf,

Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung einer Anzahl von übereinandergelegten photographischen Aufnahmen nach einer Ausführungsform der Erfindung, F i £. 7 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß erhaltenen Markierungsaufnahme,

F i g. 8 eine schematische Erläuterung des Gebrauchs der im Schnitt dargestellten Markierungsaufnahme,

F i g. 9 eine schematische Erläuterung zur Herstellung der Dia-Tonwertauszüge,

P i σ IfI pin*» cnhpmnticr*hp FrläiitpmniT pinpr ünHprpn . . _o .. ....*.*............. .....— .-.. — _o . . - ...,-* ,

Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 11 eine schematische Darstellung einer Graukeil-Abbildung, die bei einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird,

Fig. 12 eine der Fig. 1 ähnliche schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 13 eine der Fig. 1 ähnliche schematische

so Darstellung einer anderen Ausführungsform des Verfahrens,

Fig. 14 eine schematische Erläuterung einer Skalenverschiebung bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und

F i g. 15 eine schematische Erläuterung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Nach F i g. 1 ist von einer Erdbodenoberfläche 2 ein Ausschnitt als Bildfeld 4 auf das Vorhandensein und die Lokalisierung von Objekten 6 und 8 zu untersuchen, von denen die Licht-Remission (Reflexionsgrad, Reflektanz) bei verschiedenen Licht-Wellenlängen bekannt ist. Das Bildfeld 4 wird von einer photographischen Aufnahmeeinrichtung oder Kamera 10 auf ein photographisches Aufnahmematerial 12. vorzugsweise in Form eines

Films, aufgenommen. Die Kamera 10 ist in ausreichend großer Höhe h über der Oberfläche 2 angebracht beispielsweise an einem Turm oder an einem schematisch angedeuteten Flugzeug 14, das die Oberfläche 2 in

Richtung des Pfeils 16 mit der Geschwindigkeit ν überfliegt. In dem Strahlengang der Kamera 10 liegt eine in Fig. 1 nur schematisch angedeutete Spektralbandfilter-Einrichtung 18, die mittels einer Umschalteinrichtung 20 zwischen einer Anzahl von verschiedenen spektralen Durchlaßcharakteristiken umschaltbar ist, so daß bei jeder Schaltstellung ein anderes Spektralband mit einer bestimmten dominierenden Wellenlänge photographisch wirksam wird. Die Umschaltung erfolgt im einfachsten Fall durch Austausch und Filtern. In Iο F i g. 1 sind als Beispiel drei verschiedene Filter 22, 24, 26 angedeutet, die durch Verschieben eines Filterträgers 28 wahlweise einschaltbar sind. Der Filterträger 28 ist mit einem auf die Blende und/oder die Belichtungszeit der Kamera 10 einwirkenden Stellglied 30 über eine Steuerkurve 32 derart gekoppelt, daß die Verschiedenheiten der Filter-Durchlässigkeiten (Filterfaktoren) und des Kamera-Objektivs 34 in den verwendeten Spektral-

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vorzugsweise auch Verschiedenheiten der Empfindlichkeit des Aufnahmematerials oder Films 12. Das wirksame Spektralband wird durch das Zusammenwirken aller verwendeten Medien bestimmt, also durch das Filter, das Objektiv und das Aufnahmematerial. Um die Intensität des zur Beleuchtung des Bildfeldes dienenden Lichts 36, beispielsweise diffusen Sonnenlichts, zu berücksichtigen, ist noch ein Belichtungsmesser 38 vorgesehen, der ebenfalls auf die Blende und/oder die Belichtungszeit der Kamera 10 einwirkt; dies ist in F i g. 1 durch eine Zwischenkurve 40 angedeutet, deren Position von dem Belichtungsmesser 38 gesteuert wird. Es versteht sich, daß der Belichtungsmesser keinen Spektralfehler haben sollte, also bei allen Wellenlängen die gleiche Empfindlichkeit haben sollte.

Das Aufnahmematerial 12 hat eine Perforation 42 oder Zahnung und ist von einer damit zusammenwirkenden Antriebseinrichtung 44 um genau gleiche Bildabstände weiterschaltbar, so daß nacheinander hergestellte Aufnahmen bei sonst unveränderten Aufnahmebedingungen genau gleichartige Lagen bezüglich der Perforation 42 einnehmen und bei (deckungsgleich übereinanderliegenden Perforationslöchern ebenfalls deckungsgleich sind.

Es sei angenommen, daß sich mit den Filtern 22,24,26 verschiedene schmale Spektralbänder mit den dominierenden Wellenlängen 400 bzw. 600 bzw. 800 μΐη ergeben. Es sei weiter angenommen, daß eine volle Reihe von Büdfeld-Spektralbandaufnahmen, also in dem hier betrachteten Beispiel drei Aufnahmen, in so kurzer Zeit herstellbar ist, daß die Veränderung des Bildfeldes durch die Geschwindigkeit ν des Flugzeuges 14 vernachlässigbar ist

In F i g. 1 ist im Bildfeld 4 noch ein Muster 6A/ des gesuchten Objekts angedeutet; der Zweck dieser Maßnahme wird weiter unten erläutert

F i g. 2 sei das im sichtbaren Licht vollständige Remissionsspektrum des im Bildfeld 4 der F i g. 1 gesuchten Objekts 6. Bei den verwendeten dominierenden Wellenlängen 400, 600 und 800 μπι beträgt die Remission entsprechend F i g. 2 0,60 bzw. 033 bzw. 0,13, d.h. es werden in den verwendeten drei Spektralbändern 60 bzw. 33 bzw. 13% der auftreffenden Lichtmenge reflektiert Dieser Satz von Zahlenwerten stellt die Spektralsignatur des Objekts dar. Es versteht sich, daß man ein Objekt um so genauer identifizieren kann, je mehr Spektralbänder man verwendet ui?d je genauer man zwischen den Intensitäten des reflektierten Lichts differenziert Andererseits steigt natürlich der Aufwand mit wachsender Anzahl von benutzten Spektralbändern, und je schmaler die benutzten Spektralbänder sind, um so längere Belichtungszeiten muß man verwenden. Dabei ist noch zu berücksichtigen, daß übliche Spektralbandfilter auch in dem von ihnen durchgelassenen Band beträchtliche Absorption aufweisen und einen entsprechenden Empfindlichkeitsverlust bedingen. Aus diesen Gründen ist es für die Praxis zweckmäßig, die Anzahl der verwendeten Spektralbänder nicht zu groß zu wählen. Außerdem gilt, insbesondere auch im Hinblick auf die Differenzierung zwischen den verschiedenen Intensitäten des reflektierten Lichts, daß die Spektralsignatur des Objekts mit einem gewissen Toleranzbereich zu verstehen ist, da durch die verschiedensten Einflüsse, beispielsweise Verunreinigungen, Einfluß von reflektiertem Fremdlicht usv. die tatsächlichen Remissionswerte von den vorgegebenen Werten, die meist unter idealen Bedingungen aufge^rtn vvurden merklich abweichen können. Eine zu

weit getriebene Selektion kann deshalb zu Erkennungsfehlern führen.

Bei fotografischen Verfahren ist es zweckmäßig, statt der Intensitäten deren Logarithmen zu verwenden. In dem hier betrachteten Beispiel ergibt sich dann die Spektralsignatur des gesuchten Objekts 6 wie folgt:

400 μηι/0,778-1; 600 μπι/0,518-1; 800 μιτι/Ο,114-1.

Man hat nun den bei Remissionsspektren praktisch nutzbaren Intensitätsbereich zu berücksichtigen. Dieser geht etwa von 0,01 bis 1,0, entspricht also einem Verhältnis von 10². Übliches fotografisches Aufnahmematerial kann einen Intensitätsumfang von etwa 10⁴ verarbeiten, so daß keine Schwierigkeiten bestehen, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorkommenden Intensitätsunterschiede in Schwärzungsstufen fotografischer Materialien abzubilden. Entsprechend der üblichen Definition wird hier als »Tonwert« (bei Schwarz-Weiß-Film gleich der »Schwärzung«) 5 der dekadische Logarithmus der Transparenz (Verhältnis LZL₀ des durchgelassenen Lichtstromes L zum auftreffenden Lichtstrom L₀) verstanden:

Der Vollständigkeit halber ist in Fig.4 eine Tonwertkurve für übliches fotografisches Aufnahmematerial schematisch erläutert Auf der Abszisse ist der dekadische Logarithmus der Belichtung B/Bo und auf der Ordinate die erzielte Schwärzung S angegeben. Die Gerade 46 stellt den Idealfall S=D dar, bei welchem die Logarithmen der Belichtungen B/Bq (Bo ist eine Grundeinheit der Belichtung) gleich der Schwärzung 5 ist. Die Kurve 48 ist typisch für das tatsächliche Verhalten fotografischer Schichten. Bei geringen Belichtungen ist die Schwärzung geringer als nach der Geraden 46, und bei großen Belichtungen nimmt die Empfindlichkeit ab, und man kommt in das Gebiet der Solarisation, (n einem mittleren Bereich, der in dem Beispiel der Fi g. 4 etwa von D = 1,5 bis D = 3,5 reicht ist die Kurve 48 annähernd eine Gerade. Kurven der in F i g. 4 gezeigten Art gelten grundsätzlich für jedes der Spektralbänder, das in der Kamera 10 wirksam wird. An dieser Stelle sei hervorgehoben, daß zur Erzielung reproduzierbarer und genauerer Ergebnisse natürlich alle Einflußgrößen, die die Charakteristik des Aufnahmematerials verändern, konstant gehalten werden müssen. Dazu gehören insbesondere die Bedingungen bei der Entwicklung, wie Temperatur, Zusammenset-

zutig und Alter des Entwicklers, Entwicklungsdaucr, Intensität des Rührens, Zusammensetzung der FiImemulsicp. usw.

Von größter Bedeutung ist die richtige Zuordnung der in den Spektralband-Aufnahmen des Cildfeldes 2 vorliegenden Tonwerte (Schwärzungen), entsprechend den Ordinatenwerten in Fig.4, zu der Intensitätsskala (F i g. 2), der Spektralsignatur oder deren Logarithmen (F ig. 3).

Diese Zuordnung ist am einfachsten, wenn im Bildfeld 4 ein Muster 6M (Fig. 1) des gesuchten Objekts 6 vorhanden ist oder vorgesehen wird. Es sei beispielsweise das gesuchte Objekt 6 eine bestimmte Sorte erkrankter Pflanzen, die sich von gesunden Pflanzen durch eine abweichende Spektralsignatur unterscheidet, aber vom Aussehen her kaum von gesunden Pflanzen zu unterscheiden ist. Es wird dann meist in dem Bildfeld 4 ein von den betreffenden Pflanzen bewachsenes Teilfeld bekannt sein, das dann als Muster 6M dienen kann. Vielfach v. irrf es aber auch möglich sein, ein ausreichend großes fc.'uster, beispielsweise Gesteinsproben, künstlich in das Bildfeld 4 einzubringen.

Fig.5 erläutert eine Ausführungsform des Verfahrens, bei dem ein Muster im Bildfeld verwendet wird. Man stellt mit der Kamera 10 in der beschriebenen Weise die Bildfeldspektralbandaufnahmen 50,52 und 54 für die Spektralbänder um 400 bzw. 600 bzw 800 μπι her. Die Belichtung wird mit dem Belichtungsmesser 38 so eingestellt, daß man sich im annähernd geradlinigen Teil der in F i g. 4 erläuterten Charakteristik des Aufnahmematerials befindet Der Einfachheit halber sei angenommen, daß der Einfluß des Belichtungsmessers 38 bei allen drei Aufnahmen gleich ist, d. h. daß hier die Zwischenkurve 40 nur einmal entsprechend der Gesamtintensität des Aufnahmelichts 36 eingestellt und dann bei allen Bildfeld-Spektralbandaufnahmen in derselben festen Stellung verwendet wird.

Bei dem hier betrachteten Beispiel ergebe sich durch die gewählte Einstellung der Belichtung (Blende und Belichtungszeit), daß der vorwiegend interessierende Bereich der log R-Werte (dekadische Logarithmen der Remissionen) von -1 bis 0 in der Filmcharakteristik (F i g. 4) den log ß/Bo-Bereich von 2 bis 3 bilde, also

log B/Bo = log R + 3.

Dann erhält man mit dem hier betrachteten Aufnahmematerial in den Bildfeld-Spektralbandaufnahmen die aus Fig.4 nach der Charakteristik 48 auf der Ordinate ablesbaren Werte für den Tonwert (die Schwärzung) S. Für das Muster-Objekt 6Mgilt also:

Spektralband

logÄ

log R + 3 = log BZB₀

0,6

0,33

0,13

0,778-1
0,518-1
0,114-1

2,778 2,518 2,114

Für die folgende Betrachtung wird zur Vereinfachung das Bildfeld 4 in sechszehn quadratische Bereichsanteile unterteilt, die nach Fig.5 mit den Koordinaten A 1 bis D 4 bezeichnet werden. Das bekannte Muster 6Mdes Objekts befinde sich im Bereichsanteil D 4. In diesem Bereichsanteil erhält man also in den drei Bildfeld-Spektralbandaufnahmen 50,52 und 54 die oben angegebenen Schwärzungswerte 3,6 bzw. 3,0 bzw. 2,1. Es wurde nun früher wie folgt vorgegangen: Man setzt mit einem Densitometer diese Schwärzungen in einen Meßwert um, beispielsweise in eine Skalenanzeige, und selektiert

durch Überfahren des gesamten Bildfeldes diejenigen Bildfeldbereiche, die die gleiche Schwärzung haben. In der Aufnahme 50 sei dies der ans den Bereichsanteiien A 1 und ß3 bestehende Bildfeldbereich. Entsprechend selektiert man in der Aufnahme 52 denjenigen Bildfeldbereich, in welchem die gleiche Schwärzung vorliegt wie bei dem Muster in D4. Dieser Bereich sei aus den Bereichsanteilen Cl und BZ zusammengesetzt. Entsprechend wird schließlich bei der Aufnahme 54 der allein aus dem Bereichsanteil B3 bestehende Bereich selektiert, in welchem die gleiche Schwärzung vorliegt wie in D4. Man selektiert dann weiter diejrnigen Bereichsanteile der selektierten Bildfeldbereiche, die in allen Bildfeld-Spektralbandaufnahmen den gleichen Tonwert (die gleiche Schwärzung) haben wie das Muster 6M des Objektes 6. Bei dem hier betrachteten sehr einfachen Beispiel erkennt man sofort, daß nur in dem Bereichsanteil B 3 bei allen Aufnahmen 50, 52 und 54 jeweils der gleiche Tonwert wie in D 4 vorliegt. Somit kann sich ein dem Muster 6M gleiches gesuchtes Objekt nur in B 3 befinden.

Wie schon eingangs erwähnt wurde, ist die eben beschriebene densitometrische Auswertung mühsam oder (bei Verwendung eines Rechners) aufwendig. Sie leidet außerdem unter dem grundsätzlichen Nachteil, daß die erzielbare Auflösung von der Auflösung des densitometrischen Abtastvorganges abhängt, die aus verschiedenen Gründen immer sehr viel kleiner ist als die mit der fotografischen Aufnahme an sich erreichbare sehr hohe Auflösung. Um diesen grundsätzlichen Vorteil der fotografischen Aufnahme voll auszunutzen, wird erfindungsgemäß wie folgt vorgegangen:

Man stellt auf fotografischem Wege von jeder Bildfeld-Spektralbandaufnahme 50, 52, 54 einen Dia-Tonwertauszug 56 bzw. 58 bzw. 60 her (F i g. 5), in welchem alle Flächenbereiche die einen der Intensität der Spektralsignatur in dem betreffenden Spektralband entsprechenden Tonwert haben, möglichst vollständig transparent (»weiß«) una aite anderen HacnenDereiche möglichst opak (»schwarz«) sind. Bei Jem hier betrachteten Beispiel hat der Bereichsanteil D 4 jeweils den gesuchten Tonwert einfach deshalb, weil dort das Muster 6 A/des gesuchten Objekts 6 vorhanden ist.

Aus F i g. 5 ist unmittelbar zu erkennen, wie die Dia-Tonwertauszüge 56, 58 und 60 geschwärzt sind.

Man legt dann alle Dia-Tonwertauszüge deckungsgleicl (registerhaltig) übereinander zu einem Dia-Sandwich 62, das dann nur noch in denjenigen Bereichsanteilen durchlässig ist, in denen das gesuchte Objekt oder sein Muster vorhanden sind. Man sieht also bei der Auswertung in Durchsicht sofort, an welchen Stellen sich gesuchte Objekte befinden können; bei dem hier betrachteten Beispiel ist dies der Bereichsanteil S3. Das Dia-Sandwich 62 kann auch zu einer Positiv-Kopie oder Umkehrkopie verarbeitet werden.

Fig.6 erläutert eine sehr einfache Auswertung in Durchsicht; dabei fügt man dem Dia-Sandwich 62 ein normales Diapositiv 64 des Bildfeldes 4 hinzu und betrachtet das Ganze in Durchsicht Man sieht dann nur diejenigen Bereichsanteile des Diapositivs hell, in denen sich gesuchte Objekte befinden können. Da die anderen Bildfeldbereiche dunkel sind, kann die Orientierung Schwierigkeiten bereiten; besonders bei detailreichen Aufnahmen.

F i g. 7 erläutert eine demgegenüber vorteilhaftere Ausführungsform der Auswertung. Dabei wird das Dia-Sandwich 62 ε·ι einer Markierungsaufnahme 66 verarbeitet, in der die hellen Bereichsanteile des Dia-Sandwichs durch vorzugsweise farbige Tönungen, beispielsweise ein transparentes Rot, markiert sind. Im einfachsten Fall kopiert man das Dia-Sandwich auf ein Stück Einfarbenfilm oder (bei Beleuchtung mit Licht entsprechender Farbe) auf ein Stück Mehrfarbenfilm; das Einfarbenmaterial hat aber den Vorteil eines besonders guten Auflösungsvermögens.

F' g. 8 zeigt, daß man dann die Markierungsaufnahme 66 und ein normales Diapositiv 62 des Bildfeldes deckungsgleich übereinanderlegen und in Durchsicht das volle Bildfeld betrachten kann, in welchem die Stellen, wo sich gesuchte Objekte befinden können, farbig transparent markiert sind und leicht lokalisiert werden können.

Wenn das Verfahren füi mehrere Objcktartcn in em und demselben Bildfeld durchgeführt worden ist, beispielsweise in F i g. 1 zusätzlich für die Objektart 8, kann man die jeweils erhaltenen Markierungsaufnahmen deckungsgleich übereinanderlegen, vorzugsweise wieder zusammen mit einer normalen Aufnahme des Bildfeldes, um alle gesuchten Objektarten gleichzeitig erkennbar zu machen. Dabei ist es überdies möglich, durch Wahl verschiedener Markierungsfarben (z. B. Wahl verschiedenartiger Einfarbenfilme für die Herstellung der Markierungsaufnahmen) die verschiedenen Objektarten voneinander leicht unterscheidbar zu machen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn man aus den übereinandergelegten Aufnahmen eine Markierungs-Gesamtaufnahme herstellt, beispielsweise auf üblichem Mehrfarbenfilm. Wenn die normale Aufnahme eine Schwär/ Weiß-Aufnahme ist. erhält man dann eine Markierungs-Gesamtau'nahme. in der das Bildfeld als normale Schwarz-Weiß-Aufnahme dargestellt ist und die Stellen, wo sich gesuchte Objekte befinden können, farbig transparent markiert sind. Ähnlich kann auch ein Markierungs-Aufdruck auf einem bereits vorhandenen normalen Schwarz-Weiß- oder Farbbild des Bildfeldes hergestellt werden.

Hs liegt in der Natur fotografischer Verfahren, daß die entstehenden Schwärzungen oder Tonwerte auch bei sorgfältiger Konstanthaltung der Arbeitsbedingungen mit einer geringen Unsicherheit behfftet sind. Auch die hier als Beispiel angegebenen Zahlenwerte sind in dieser Weise /u verstehen. Die genannte geringe Unsicherheit begrenzt die Anzahl von Schwärzungsstufen, die für ein praktisch durchführbares Verfahren mit ausreichender Sicherheit unterscheidbar sind, und damit auch die Anzahl von unterscheidbaren Spektralsignaturen Die Leistungsfähigkeit des Verfahrens wird deutlich, wenn man bedenkt, daß schon bei nur zehn unterscheidbaren Schwärzungsstufen (diese Anzahl ist ohne weiteres erreichbar) und nur drei Spektralbändern. also drei Wertepaaren Reflektanz/Wellenlänge der Spektralsignatur. 1000 verschiedene Spektralsignaturen wiedergegeben werden können. Wenn man davon die Hälfte als unrealistisch ausscheidet, bleiben noch 500 Möglichkeiten. Dies wird für viele praktische Zwecke schon ausreichen. Eine Erhöhung des Selektionsvermögend ist möglich durch mehr Schwärzungsstufen und/oder mehr Spektralbänder. Je mehr Schwärzungsstufen unterschieden werden sollen, um so höher muß der apparative Aufwand getrieben werden und um so mehr Sorgfalt ist erforderlich, um die für fotografische Verfahren eigentümlichen zahlreichen Störgrößen unter Kontrolle zu halten. Je mehr Spektralbänder man verwendet, um so kleiner wird der pro Spektralband für die Belichtung verfügbare Lichtstrom; da die Belichtungszeit und/oder die Blendenöffnung der Kamers 10 unter den Bedingungen der Praxis, insbesondere bei auf Fahr- oder Flugzeugen montierten Kameras, nicht beliebig vergrößert werden können, ergeben sich hier natürliche Grenzen. Diese Grenzen sind aber nicht drückend, da nach derzeitiger Beurteilung höchstens fünf Spektraibänder für alle Zwecke der Praxis ausreichen dürften; treibt man dabei die Anzahl der unterscheidbaren Schwärzungsstufen auf zwanzig, so kann man schon 20⁵ = 3 200 000 verschiedene Spektralsignaturen ausdrücken. Wenn man davon wieder die Hälfte als unrealistisch ausscheidet, bleiben noch 1,6 Millionen unterscheidbare Möglichkeiten. Damit dürfte allen praktischen Bedürfnissen Genüge getan sein.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß

die Biidfeid-Speklralbandaufnahmen am bequemsten

als Schwarz-Weiß-Aufnahmen hergestellt werden. Es ist

aber auch möglich, Einiarbenfilm, Mehrfarbenfilm.

Falschfarbenfilm, Enttarnfilm (camouflage defection

film) und dergleichen zu verwenden, wenn dies zur bequemeren Ausfilterung eines gewünschten Spektralbandes zweckmäßig erscheint

Die Herstellung ^er Dia-Tonwertauszüge 56, 58, 60 zum Selektieren der Flächenbereiche ist auf verschiedene Weise möglich. Bei einer ersten Arbeitsweise sucht man zunächst in jeder der Bildfeld-Spektralbandaufnahmen 50, 52, 54 wenigstens ein Flächenelement auf, dessen Tonwert (Schwärzung) der Intensität der Spektralsignatur in dem betreffenden Spektralband entspricht. Bei dem oben bei Fig.5 beschriebenen Beispiel ist dies besondrrs einfach, da ein Muster 6Aides Objekts 6 in dem Bereichsanteil D4 vorhanden ist, so daß in den Bildfeld-Spektralbandaufnahmen 50, 52, 54 der Bereichsanteil D4 jeweils den gesuchten Tonwert hat.

Fig. 9 erläutert am Beispiel der Bildfeld-Spektralbandaufnahmen der F i g. 5. daß man die Spektralbandaufnahme 50 zweimal auf Dia-Aufnahmematerial steiler Gradation /u /vwschendias 68 und 70 kopiert. Dabei werden die Belichtungen derart gewählt, daß der gesuchte Tonwert (also hier der in den Bereichsanteilen 4-, D4. A 1 und 0 3 vorliegende Tonwert) in dem einen Zwischendia 68 gerade noch weiß und in dem anderen Zwischendia 70 gerade noch schwarz ist. Natürlich sind dann in dem Zwischendia 68 auch alle Stellen, die dunkleren Stellen der Spektralbandaufnahme 50. näm- w lieh den Bereichsanteilen B1 und C 2. entsprechen, vollständig transparent (weiß), und alle anderen Stellen sind opak (schwarz). Aber auch in dem Zwischendia 70 sind alle die Stellen, die den dunkleren Stellen der Spektralbandaufnahme 50 entsprechen, vollständig ?<i transparent. Man kopiert nun das Zwischendia mit der längeren Belichtungszeit, d. h. also das Zwischendia 70. bei dem der aufgesuchte Tonwert schwarz dargestellt ist. /u einem I Imkehrdia 72, legt das andere Zwischendia 68 und das Umkehrdia 72 deckungsgleich zusammen und erhält so direkt den Tonwertauszug 56, der natürlich auch zu einer aus einem Stück Dia-Aufnahmematerial bestehenden Positiv-Kopie oder Umkehr-Kopie weiterverarbeitet werden kann. Man erkennt, daß der auf diese Weise hergestellte Tonwertauszug 56 nur in demjenigen Bereich, bestehend aus den Bereichsanteilen Al, B3 und D4, transparent ist, in denen in der zugehörigen Bildfeld-Spektralbandaufnahme 50 ein Tonwert vorliegt, der der intensität der Spektralsigna-

tür des Objekts in dem betreffenden Spektralband entspricht

Die Herstellung der anderen Tonwertauszüge 58 und 60 erfolgt in entsprechender Weise.

Bei der Herstellung der Tonwertauszüge kann die richtige Belichtung für das Aufnahmematerial steiler Gradation leicht mit Hilfe eines für diesen Zweck empirisch kalibrierten Densitometers bestimmt werden, wobei natürlich wieder die genaue Einhaltung standardisierter Belichtungs- und Verarbeitungsbedingungen wichtig ist, um reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten. Man mißt mit dem Densitometer den Tonwert in demjenigen Bereichsanteil der Spektralbandaufnahme, der durch das Muster 6M eingenommen wird. Bei dem hier betrachteten Beispiel handelt es sich dabei also um den Bereichsanteil DA. Durch Versuche ist vorher zu bestimmen, wie die Anzeige des Densiiometers in Belichtungszeiten des Aufnahmematerials steiler Gradation umzurechnen ist, um beim Kopieren den jeweils gemessenen Tonwert gerade noch weiß bzw. gerade schon schwarz abzubilden. Man kann auch die Skala des Densitometers entsprechend beschriften. Es versteht sich, daß bei automatischer Verarbeitung stattdessen oder zusätzlich auch ein entsprechendes Steuersignal für einen Belichtungsautomaten erzeugt werden kann.

Oft wird man mit dem aufgenommenen Satz von Bildfeld-Spektralbandaufnahmen 50, 52, 54 nicht nur nach Objekten einer einzigen Sorte suchen, sondern nach mehreren Objekten mit verschiedenen Spektralsignaturen. Für solche und ähnliche Fälle, aber auch zur Vereinheitlichung der Verarbeitung, ist es zweckmäßig, eine möglichst universelle Verarbeitungstechnik anzuwenden.

Fig. 10 zeigt eine Ausführungsmöglichkeit einer solchen universellen Verarbeitungstechnik an Hand der Bildfeld-Spektralbandaufnahme 50. Mit den übrigen Bildfeld-Spektralbandaufnahmen verfährt man entsprechend.

Man stellt von der Aufnahme 50 eine Reihe von Zwischendias 70a. 70b, 70c... mit abgestufter Belichtung auf Aufnahmematerial steiler Gradation her und verarbeitet diese Zwischendias zu einer entsprechenden Reihe von Umkehrdias 72a. 726. 72c... Die Belichtungen werden wie üblich in einer geometrischen Reihe gestuft, so daß sich (wenigstens in dem hier ausgenutzten geradlinigen Teil der Filmcharakteristik) eine bezüglich des Tonwertes (der Schwärzung) gleichmäßige Stufung ergibt. Wenn beispielsweise in der als Vorlage dienenden Aufnahme 50 Schwärzungen von S = 0 bis 5 = 4 vorhanden sind, sollen die Gradation des Aufndhmematerials und die Stufung der Belichtung im Idealfall so gewählt werden, daß das erste Zwischendia 70a den Schwärzungsbereich 0 bis 0,4, das zweite Zwischendia 70fr den Schwärzungsbereich 0 bis 0,8. das dritte den Bereich 0 bis 1.2 und so fort mit ein und derselben möglichst hohen Schwärzung abbildet. In der Praxis wird man diesen Idealfall natürlich nicht verwirklichen können, Es gibt kein Aufnahmematerial Und kein Entwicklungsverfahren, das nur volle Schwär^ zungen und gar keine Graüstufen produziert. Für die praktische Anwendung reichen die Ergebnisse, die mit handelsüblichem ultrahaftem Aufnahmematerial und entsprechend »harter« Entwicklung erzielt werden, für die Zwecke dieses Verfahrens in den allermeisten Fällen Völlig aus.

Die in der beschriebenen Weise erhaltenen Sätze Von Zwischendias Und deren Umkehrdias sind für beliebige Erkennungsaufgaben im Bildfeld geeignet Wenn z. B. in der betreffenden Spektralbandaufnahme ein bestimmter Tonwert, der der Intensität der Spektralsignatur des gesuchten Objekts entspricht, gesucht wird, sucht man zunächst dasjenige Paar von Zwischendias heraus, bei dem dieser Tonwert gerade noch transparent (weiß) bzw. gerade schon opak (schwarz) abgebildet ist, und bildet in der in Fig.9 erläuterten Weise aus dem weiß darstellenden Zwischendia und dem Umkehrdia des

ίο schwarz darstellenden Zwischendias durch deckungsgleiches Aufeinanderlegen den betreffenden Tonwertauszug, gewünschtenfalls auch in Form einer weiteren Positiv-Kopie. Will man einen breiteren Tonwertbereich ausziehen, so wählt man dementsprechend ein

Paar von Zwischendias, bei dem der hellste Ton vert des Bereichs gerade noch transparent (weiß) bzw. der dunkelste Tonwert gerade noch opak (schwarz) abgebildet ist.

In Fig. 10 seien die Zwischendias 70c und 7Qd das

2« erwähnte Paar, und man bildet dann aus 70cund 72rfden Tonwertauszug 56. In entsprechender Weise verfährt man mit den anderen Bildfeld-Spektralbandaufnahmen. Da man die Sätze von Zwischendias bei allen Bildfeld-Spektralbandaufnahmen mit dem gleichen

r> Aufnahmematerial und unter Verwendung der gleichen Stufenfolge von Belichtungen anfertigen kann, sind bei dieser Verfahrensführung zufällige Abweichungen durch Störeinflüsse besonders leicht zu vermeiden.

Die erhaltene Gesamtmenge an Zwischendias und Umkehrdias kann zu beliebigen Erkennungsaufgaben in dem aufgenommenen Bildfeld verwendet werden. Beispielsweise kann noch nach Jahren nach Objekten gesucht werden, die zur ZcM der Aufnahme vorhanden gewesen sein können. Ein besonderer Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht noch darin, daß jedem Zwischendia eine bestimmte Tonwertgrenze der Vorlage, d. h. hier der Spektralbandaufnahmen, fest zugeordnet ist. Man kann beispielsweise die Zwischendias mit entsprechenden Angaben beschriften. In F i g. 10 ist dies angedeutet; die bei ^angegebene Zahl gibt den gerade noch weiß wiedergegebenen Tonwert an, die bei 5 stehende Zahl den gerade schon schwarz abgebildeten Tonwert. Die Übergänge sind natürlich nicht scharf, sondern etwas verwaschen. Man kann auch neben der Vorlage, d. h. hier der Bildfeld-Spektralbandaufnahme, einen kalibrierten Graukeil mit einer Skala der zugeordneten Tonwertc der Vorlage abbilden und dann auf dem Zwischendia direkt ablesen, bei welchem Tonwert es von Schwarz nach Weiß wechselt.

F i g. 11 zeigt ein solches Beispiel, bei dem das betreffende Zwisthendia von der Vorlage, d. h. der betreffenden Spektralbandaufnahme, alle Tonwerte unter 2.0 schwarz und alle Tonwerte über 2.0 weiß abbildet.

In vielen Anwendungsfällen wird im Bildfeld ein Muster des gesuchten Objekts nicht vorhanden sein, und es wird auch nicht möglich serin, ein Muster genügender Größe künstlich in das Bildfeld einzubringen, beispielsweise bei Aufnahmen des Erdbodens aus großen Flughöhen. In diesem Fall muß die Zuordnung der Tonwertskala der Spektralbtindäufnahmen zur Intensitätsskala der Spektralsignatur in anderer Weise erfolgen.
Eine erste Möglichkeit bosteht darin, daß man ein Muster 6MNdes gesuchten Objekts im Nahbereich der verwendeten Aufnahrrteeinirichtung unter Beleuchtungsbedingungen anordnet, die denen des aktuellen Bildfeldes möglichst genau gleichen. Dabei wird es oft

möglich sein, das Muster 6MN so anzuordnen, daß es einen Teil des Bildfeldes überdeckt, also in einem Teil der Spektrslbandaufnahme mit abgebildet wird. Dann liegt der gleiche besonders einfache Fall vor, wie bei der Anwesenheit des Musters 6M\m Bildfeld; man hat aber den Vorteil, daß das Muster 6MN wegen der größeren Nähe zur Aufnahmeeinrichtung (Kamera) viel kleiner sein kann als es für die gleiche Abbildungsgröße im Bildfeld 4 sein müßte.

Fig. 12 erläutert diese Ausführungsform, wobei mit 6M' die entsprechende Größe eines äquivalenten Musters im Bildfeld 4 angedeutet ist.

Das im Nahbereich der Aufnahmeeinrichtung angeordnete Muster 6MN kann auch außerhalb des abbildenden Strahlenganges angeordnet werden, wenn dies z. B. erforderlich ist, um die Beleuchtungsbedingungen denen des Bildfeldes 4 anzugleichen, in diesem Fall »teilt man von dem Muster 6MN eine Reihe von Referenzaufnahmen unter den gleichen Aufnahmebedingungen, insbesondere hinsichtlich der Art des Spektralbandfilters, der Filmart und der Belichtung, her wie bei den Spektralbandaufnahmen des Bildfeldes; die dabei in den Referenzaufnahmen erhaltenen Tonwerte werden den Intensitäten der Spektralsignatur in den entsprechenden Spektralbändern zugeordnet, d. h. die in den Referenzaufnahmen erhaltenen Tonwerte sind diejenigen, die in den Bildfeld-Spektralbandaufnahmen aufgesucht und in Tonwertauszügen dargestellt werden tollen. Das Verfahren läuft im übrigen wie im Zusammenhang mit F i g. 5 beschrieben.

Wenn die Verwendung eines Musters des gesuchten Objekts nicht möglich oder n' ht praktikabel ist, beispielsweise wenn es sich um locker strukturiertes Material, wie z. B. Gebüsch. Wah' oder dergleichen handelt, kann die Zuordnung zwischen der Tonwertskala der Spektralbandaufnahmen zu der Intensitätsskala der Spektralsignatur in anderer Weise erfolgen. Dabei kommt es immer darauf an, die Unterschiede zwischen den im Feld gegebenen natürlichen Beleuchtungsbedingungen, insbesondere der spektralen Leistungsverteilung der Lichtquelle, und den Beleuchtungsbedingungen, unter denen die verfügbare Spektralsignatur des gesuchten Objekts aufgenommen wurde, zu erfassen und durch Korrekturen der in der fotografischen Aufnahme vorliegenden Tonwerte zu berücksichtigen. Folgt man dieser Grundregel, so ergeben sich einige besonders einfache und zweckmäßige Ausführungsformen des Verfahrens.

Fig. 13 erläutert in ähnlicher Darstellung wie Γ i g. I eine derartige Ausführungsform, die sich durch beson dere Einfachheit auszeichnet

Man bewegt in der leicht zugänglichen Nachbarschaft der Aufnahmeeinrichtung (Kamera) 10 einen diffusen Reflektor 74 von einer außerhalb des Aufnahme-Strahlengp.nges liegenden Neutralstellung 78 in eine im Strahlengang liegende Kontrollstellung 80. Dabei ist darauf /u achten, daß der Reflektor 74 unbehindert und unter dem gleichen Kinfallswinkel von der Lichtquelle 36. beispielsweise Sonnenlicht, bestrahlt wird wie das Bildfeld 4. Man stellt nun von diesem Reflektor eine Reihe von Kontrollaufnahmen 82, 84, 86 in den einzelnen Spektralbändern her, die für die Aufnahmen des Bildfeldes 4 vorgesehen sind; insbesondere verwendet man also die gleichen Film-Filter-Kombinationen. Dabei wird ein kalibrierter Graukeil 76 zwischengeschaltet. Mit dem Belichtungsmesser 38 stellt man die Belichtung so ein, daß alle Stufen des Graukeils 76 abgebildet werden. Der Belichtungsmesser kann vorher entsprechend kalibriert worden sein, so daß diese Einstellung der Belichtung kein Problem bietet. Danach stellt man den Reflektor in die Neutralstellung 78 zurück und stellt die vorgesehene Reihe von Bildfeld-Spektralbandaufnahmen mit den gleichen Bedingungen her wie vorher die Kontrollaufnahmen. Dann entspricht bei jedem Paar von Kontrollaufnahmen und Bildfeld-Spektralbandaufnahmen die dunkelste Stufe der Grrukeil-Abbildung (Graukeilstufe 0) der Remission (Reflektanz),

ίο und da die übrigen, dunkleren Stufen des Graukeils linearen Tonwert-Schritten entsprechen, sind die entsprechenden helleren Stufen der Graukeil-Abbildung in gleichen Tonwsrt-(Schwärzungs)Abständen gestuft

Bei jeder Bildfeld-Spektralbandaufnahme ist dann die Skala der Tonwerte der Graukeil-Abbildung auf die Skala der logarithmischen Remission (vergleiche Fig.3) übertragbar. Anders gesagt: Wenn man der hellsten Stufe der Graukeil-Abbildung die logarithmisehe Remission 0 (Remission 1 oder 100%) zuordnet, geben die Tonwerte der dunkleren Stufen der Graukeil-Abbildung direkt gleiche Stufen in der Skala der logarithmischen Remission an.

Fig. 14 erläutert den Fall, daß beispielsweise jede Graukeilstufe einem Zuwachs des Tonwertes (der Schwärzung) um 0,4 entspricht. Auf der unteren Leiter der Skala Fig. 14 sind die Nummern der Tonwertstufen der Graukeil-Abbildurig (nicht des Graukeils selbst) und in der oberen Leiter die Logarithmen der Remission

jo (Reflektanz) angegiben. Wenn beispielsweise die Spektralsignatur des gesuchten Objekts in einem der gewählten Spektralbänder die Remission R mit log R = -1,2 angibt, ist das Objekt in der betretenden Bildfeld-Spektralbandaufnahme mit dem Tonwert abge-

V-, bildet, der gleich dein Tonwert der Stufe Nr. 3 der Graukeil-Abbildung der entsprechenden Kontrollaufnahme ist. Von diesem Tonwert ist dann ein Tonwertauszug in der oben beschriebenen Weise herzustellen.

In der gleichen Weise verfährt man in den anderen Spektralbereichen. Bei dieser Ausführungsform wird also durch die Wahl der Belichtung dafür gesorgt, dali die Tonwertskala des Graukeils in allen Spektralbändern verwendet werden kann. Fs spielt dabei keine

4) Rolle, ob die Graukeilstufe 0. d. h. volle Durchlässigkeit in der Graukcii-Abbilclung, in der einen Kontrollaufnahme etwas heller oder dunkler als in der anderen abgebildet wird — fok'he geringfügigen Unterschiede lassen sich in der Praxis kaum vermeiden —. da jede

>o Spektralbandaufnahme nur nach der Tonwertskala ihrer eigenen Kontrollaufnahme beurteilt wird.

Bei den eben beschriebenen Ausführungen wird allerdings vorausgesetzt, daß der diffuse Reflektor 74 in allen gewählten Spi.'ktralbereichen gleichmäßig zu

Ti l00ⁿ/n reflektiert. Sollte dies in der Praxis nicht der Fall sein, so kann eine von I abweichende Remission des Reflektors leicht durch eine entsprechende gegenseitige Verschiebung der im Fig. 14 abgebildeten Skalen berücksichtigt werden. Weiß man z.B.. daß der

bü Reflektor in einem bestimmten Spektralband eine Remission von nur R = 0,8 hat, so braucht man nur statt des nach Fig. 14 bestimmten Tonwerts einen um log 0,8 erniedrigten Tonwert in der Graukeil-Abbildung als denjenigen zu wählen, der in der zugehörigen

b-i Bildfeld-Spektralbandaufnahme aufzusuchen ist.

Die Kontrollaufnahmen können statt von einem Reflektor auch nach Drehung der Aufnahmeeinrichlting direkt zur Lichtquelle .16 hin angefertigt werden. Falls es

sich um direktes (nicht diffuses) Sonnenlicht handelt, empfiehlt sich die Einschaltung eines Diffusors, dessen etwaige Absorption in der gleichen Weise wie eine Absorption des weiter oben erwähnten Reflektors leicht berücksichtigt werden kann.

Grundsätzlich wird man zur Kleinhaltung der Korrektur anstreben, daß sich bei allen Kontrollaufnahmen genau gleiche Abbildungen der GraukeiJstufen ergeben; dies bedingt eine entsprechend genaue Bestimmung der Belichtungen. In der Praxis sind jedoch die Fehler, die durch die Einführung der Korrekturen hervorgerufen werden (beispielsweise durch die Nichtlinearität der Schwärzungskurve des betreffenden Aufnahmematerials), so klein, daß sie für übliche Erkennungsaufgaben keine Bedeutung haben. Es ist sogar in der Praxis meist möglich, die Belichtungen der Kontrollaiifnahmen nach vorher ermittelten, also bekannten Erfahrungswerten über die Lichtquelle fest vorzugeben. Das ist besonders bei Sonnenlicht leicht möglich, der für die Praxis wichtigsten Lichtquelle. Diese feste Vorgabe der Belichtungen bedeutet eine ganz wesentliche Vereinfachung der im Feld auszuführenden Arbeiten.

Aus Fig. 14 und der vorstehenden Beschreibung der Ausfuhrungsform mit Kontrollaufnahmen der Lichtquelle oder eines von ihr beleuchteten diffusen Reflektors wird deutlich, daß die Auswertung vereinfacht wird, wenn die Spektralsignatur des gesuchten Objekts als Schwärzungssignatur (Tonwertsignatur) mit den Tonwertstufen der Graukeile dargestellt und jo verwendet wird. Man braucht dann zum Korrigieren nur noch mit den Nummern der Stufen zu rechnen. Auch für eine automatisierte Auswertung ist dies ersichtlich vorteilhaft.

Normalerweise ist die Spektralsignatur des gesuchten j■-, Objekts in Form von Wertepaaren gegeben, die einem üblichen Remissionsspektrum entnommen sind. Hierzu sei daran erinnert, daß solche Spektren gewöhnlich mit einer Lichtquelle aufgenommen werden, die in dem gesamten benutzten Wellenlängenbereich eine konstante Strahlungsleistung hat. Die beschriebenen Korrekturen mit den Kontrollaufnahmen gehen von dieser Voraussetzung aus.

Es wird auch vorkommen, daß von einem interessie renden Objekt eine Spektralsignatur rblicher Art nicht 4-, bekannt ist, sondern daß eine Spektralsignatur erst mit einem Muster des Objekts aufgenommen werden muß. Verwendet man da/u eine Lichtquelle bekannter spektraler Charakteristik, so ergeben sich keine wesentlichen Probleme; denn der reflektierte Licht -,» strom kann dann ohne weiteres auf eine für alle Wellenlängen konstante Intensität der Lichtquelle umgerechnet werden, so daß die nach der Umrechnung erhaltenen Zahk-nv erte für die Remission in der gleichen Weise verwendet werden können wie die « Zahlenwciic üblicher Remissionsspektren. Ist jedoch eine solche Lichtquelle bekannter spektraler ( harakte ristik nicht vorhanden, so kann mar. auch eine Lichtquelle unbekannter spektraler ( haraktenstik ver wenden und dabei sogar su vorgehen, daß sich ohne t,o Verwendung fotömetrischef Hilfsmittel die gesuchte Spektralsignatur direkt als Tonwertsignatur (Schwärzungssignatur) in der Tonwertskala einer Aufnahme eines kalibrierten Graukeils auf rein fotografischem Wege ergibt. _6f)

Fig. 15 erläutert eine derartige Ausführungsform des Verfahrens. Der GrundgeUanke ist der gleiche wie bei der im Zusammenhang mit den Fig. 13 und 14 beschriebenen Ausfühnjngsform, nämlich der, daß man eine umbekunnte spektrale Charakteristik durch eine Serie von Kontrollaufnahmen in den verwendeten Spektralbereichen erfaßt und aus einer in den Kontrollaufnahmen verwendeten Tonwertskala eine Tonwert-Korrektur ermittelt, die einfach additiv oder subtraktiv berücksichtigt werden kann. Der Vorteil der Verwendung von Tonwerten (Schwärzungen) statt Intensitäten (Transparenzen, Opazitäten) besteht ja vor allem darin, daß Tonwerte mit einer hier praktisch ausreichenden Genauigkeit einfach addiert und subtrahiert werden können.

Nach diesem Grundgedanken ist bei den Ausführungsformen mit bekannter Spektralsignatur die spektrale Zusammensetzung der zur Herstellung der Bildfeld-Spektralbandaufnahmen verwendeten Lichtquelle (z. B. diffuses Sonnenlicht) durch Kontrollaufnahmen zu berücksichtigen. Bei der nun zu beschreibenden Ausführungäiorm mit Aufnahme der Soektralsignatur des Objekts mit einer anderen Lichtquelle 82, beispielsweise im Laboratorium, von ebenfalls unbekannter spektraler Zusammensetzung ist dementsprechend von dieser Lichtquelle 82 ebenfalls eine Reihe von Konirollaufnahmen 88, 90, 92 herzustellen, das ist eine zweite R^ihe von Kontrollaufnahmen, und zwar wieder in den für die Spektralbandaufnahmen des Bildfeldes bestimmten Spektralbändern (Schritt A in F i g. 15). Um direkt verwendbare Zahlenwerte für die Tonwerte zu erhalten, kann man wieder zwischengeschaltete kalibrierte Graukeile 94 in der Kamera 10 verwenden, und um möglichst die volle Graukeil-Skala auszunutzen, wählt man die Belichtung jeweils so. daß in den erhaltenen Graukeif-Abbildungen die Tonwertstufen der Graukeile 94 möglichst alle abgebildet werden. In Fig. 15 ist eine in der Kontrollaufnahme 88 vorhandene Graukeil-Abbildung % vergrößert schematisch dargestellt. Um die Korrekturen klein zu halten, werden vorzugsweise die Belichtungen außerdem so gewählt, daß in den verschiedenen Kontrollaufnahmen die Tonwertstufen der Graukeile möglichst gleichartig abgeoildet werden, also die Aufnahmen möglichst ein und dieselbe Gesamthelligkeit haben. Die Abbildungen der Graukeilstufen sind in Fig. 15 in den Aufnahmen durch parallele vertikale Striche angedeutet.

Mit den gleichen Aufnahmebedingungen, insbesondere den gleichen Belichtungen, wird dann eine Reihe von Referenzaufnahmen 98, 100, 102 von einem von der Lichtquelle 82 angeleuchteten Muster 6/. des Objekts hergestellt, wobei Graukeile nicht erforderlich sind (Schritt B in Fig. 15). Außerdem hat man dann /ur Auswertung noch die Reihe der Bildfeld-Spektralbandaufnahmen 50, 52, 54 jnd die Reihe der ersten Kcitn. ilajfnahmen 82,84,86 (die ebenfalls vorzugswei se mit Graukeil-Abbildungen versehen sind). Dabei wird stets die Kamera 10 mit denselben Spektrslbändeni betrieben. In Fig. 15 ist eine in der Kontrollaufnahmc 82 enthaltene Graukeil-Abbildung 104 vergrößert schematisch erläutert.

Man wählt nun bei jeder der Bildfeld-Spektralband aufnahmen 50,52,54 als Tonweri des zu selektierenden Bildfeldbereichs den Tonwert der zügeordneien Referenzaui'nahme 98 b/.w. 100 bzw. 102 nach Korrektur um die Tom wert-Differe'iz der beiden zugeordneten Kontrollaufnahmen. Die? sei für das erste Spektralband nähet* erläutert. Die erste Kontrollaufnahme 82 habe einen Tonwert 582, die zugehörige zweite Kontrollaufnahme 88 den Tonwert 588 und die zugehörige Refereifizaufnahme 98 den Tonwert 598. Dann ist der in

der Spektralbandaufnahme 50 zu selektierende Tonwert

io

Man erkennt, daß man grundsätzlich die Tonwerte und ihre Korrektur bequem densitometrisch bestimmen kann; denn die auszumessenden Kontroll- und Referenzaufnahmen haben im Idealfall überhaupt keine Tonwertstruktur, und falls sie eine merkliche Tonwertstruktur haben, handelt es sich dabei nur um eine Unerwünschte Störung, und es ist erwünscht, daß über diese örtlichen Unterschiede der Tonwertstruktur gemittelt wird. Eine derartige densitometrische Bestimmung hat also keine Ähnlichkeit mit dem elementweisen densitometrischen Abtasten eines lonwertmäßig stark strukturierten Bildes nach Stellen mit bestimmten Tonwerten.

Bei Verwendung von kalibrierten Graukeiien ist die Korrektur noch einfacher, da man durch Vergleich der beiden Graukeil-Darstellungen die Tonwert-Differenz zwischen den Kontrollaufnahmen der ersten Reihe (82, 84,86) und denen der zweiten Reihe (88,90,92) einfach in Graukeilstufen und deren Nummern ablesen kann und dabei auch eine Stufenfläche in der Graukeil-Abbildung findet, die gleich dem zu selektierenden korrigierten Tonwert ist. Genauer gesagt, kann man dabei so vorgehen, daß man in jeder Kontrollaufnahme 88,90,92 der zweiten Reihe diejenige Stufe der Graukeil-Darstellung auswählt, deren Tonwert gleich dem Tonwert der zugeordneten Referenzaufnahme 98 bzw. 100 bzw. 102 ist. und daß man von dieser Tonwertstufe aus den Tonwert des zu selektierenden Bildfeldbereichs durch Fortschreiten in der Reihe der Graukeil-Stufen zum Hellen hin um eine Anzahl von Graukeil-Stufen (Tonwertstufen) findet, die gleich ist der Anzahl der Graukeil-Stufen (Tonwertstufen), um die bei den beiden zugeordneten Kontrollaufnahmen der Tonwert der Kontrollaufnahme der ersten Reihe 82,84,86 gegen den Tonwert der Kontrollaufnahme der zweiten Reihe 88, 90,92 zum Hellen hin verschoben ist, oder umgekehrt.

25

30

Man f*r\rt*nnt rthnt*

trollaufnahmen der ersten Reihe, möglichst rasch durchzuführen. Um diese Forderung zu erfüllen, ist es zweckmäßig, die in den verschiedenen Spektralbereichen herzustellenden Reihen von Aufnahmen gleichzeitig herzustellen. Dafür kann man zweckmäßig eine der Anzahl der Aufnahmen pro Reihe entsprechende Anzahl von Kameras verwenden. Man kann aber auch für mehrere, vorzugsweise alle, Aufnahmen einer Reihe eine einzige Kamera mit einem zu mehreren verschiedenen Bildorten führenden aufgeteilten Strahlengang verwenden. Sowohl die Technik mit mehreren Kameras als auch die Technik mit aufgeteiltem Strahlengang ist an sich bekannt: auf eine nähere Beschreibung wird deshalb hier verzichtet. Es sei nur noch erwähnt, daß bei Verwendung eines aufgeteilten Strahlenganges die dabei verwendeten halbdurchlässigen Spiegel und dergleichen mit Vorteil so eingesetzt werden können, daß Verschiedenheiten der Aufnahinccmpfindlichkeit in den einzelnen Spektralbereichen wenigstens teilweise ausgeglichen werden.

Eine besonders hohe Arbeitsgeschwindigkeit läßt sich auch bei Verwendung nur einer einzigen Kamera erreichen, wenn man ein spezielles Aufnahmematerial verwendet, in welchem die betreffenden Spektralbandfilter sowie gegebenenfalls auch Graukeile, Neutralfilter und det gleichen in den jeweils vorgesehenen Bildformaten bereits eingearbeitet sind. Es ist sogar möglich, ein Aufnahmematerial zu verwenden, das auf ein und demselben Bildformat mehrere Emulsionsschichten verschiedener spektraler Empfindlichkeit übereinander aufweist, gegebenenfalls auch mit eingearbeiteten Filterschicht, Graukeiien usw„ und wobei diese Emulsionsschichten nach der Aufnahme separierbar sind und zu den Bildfeld-Spektralbandaufnahmen verarbeitet werden können. Dies bietet noch den weiteren Vorteil, daß man auch verschiedene Kameras verwenden kann, ohne jedesmal daran besondere Vorrichtungen für die Einschaltung der Spektralbandfilter anbringen zu müssen. Das gleiche gilt auch für die Kontroll- und

Tonwertstufen in jedem Fall sowohl durch subjektive Beobachtung als auch durch objektive Messungen, z. B. unter Verwendung von Densitometern, möglich ist. Im allgemeinen werden objektive Messungen wegen der Freiheit von subjektiven Fehlern zu bevorzugen sein, doch hat auch die subjektive Bestimmung Vorteile, vor allem den Vorteil, daß sie au:h unter erschwerten Bedingungen, wenn keine vollständige Ausrüstung zur Verfügung steh'., anwendbar ist

Das Einarbeiten von Abbildungen kalibrierter Graukeile in die Kontrollaufnahmen kann sehr erleichtert werden, wenn man für die Herstellung der Kontrollaufnahmen ein Aufnahmematerial verwendet, das in dem Bildformat einen kalibrierten Graukeil enthält

Beispielsweise kann ein solcher Graukeil als zusätzliehe Folie auf der Emulsionsschicht des Aufnahmematerials befestigt sein.

Bei der Ausführung des Verfahrens ist es oft wichtig, die im Feld auszuführenden Verfahrensschritte, also insbesondere das Herstellen der Bildfeld-Spektralbandaufnahmen und gegebenenfalls der zugehörigen KonEs versteht sich, daß bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch weitere Variablen berücksichtigt werden können. Dies gilt besonders für Störeinflüsse bei der Herstellung der Bildfeld-Spektralbandaufnahmen und gegebenenfalls der Kontrollaufnahmen der ersten Reihe. Von den wichtigsten Störeinflüssen seien hier nur Dunst und Nebel in der Atmosphäre, Einstrahlung von Fremdlicht (z. B. aus benachbarten Gebirgsformationen) und oberflächliche Ablagerungen von Staub oder anderen Verunreinigungen im Bildfeld erwähnt Zur Ausschaltung dieser und anderer Störeinflüsse wird man vielfach Erfahrungs-Korrekturwerte heranziehen, die man vorher bei ähnlichen Bedingungen in anderer Umgebung oder auch in der gleichen Umgebung ermittelt hat Da eine zu genaue Eingrenzung der zu selektierenden Tonwerte und Spektralbänder ohnehin nicht zweckmäßig ist, da sonst natürliche Variationen der Spektralsignatur aus dem erfaßten Bereich von Werten herausfallen können, sind die mit solchen Erfahrungs-Korrekturwerten erzielten Ergebnisse durchaus zufriedenstellend.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (29)

Patentansprüche:

1. Fotografisches Verfahren zum Erkennen von Objekten in einem Bildfeld nach ihrer Spektralsignatür mit Hilfe von Multispektralfotografie mit folgenden Schritten:

a) Herstellen einer Reihe von deckungsgleichen fotografischen, vorzugsweise schwarz-weißen, Bildfeld-Spektralbandaufnahmen in verschiedenen Spektralbändern,

b) Selektieren derjenigen Bildfeldbereiche in den einzelnen Bildfeld-Spektralbandaufnahmen, deren Tonwerte den Intensitäten der Spektralsi- „ gnatur des gesuchten Objekts in den jeweiligen '' Spektralbändern entsprechen, und

c) Selektieren derjenigen Bereichsanteile der selektierten Flächenbereiche aller Bildfeld-SpeHralbandaufnahmen, deren Tonwerte in allen Spektralbändern den Intensitäten der " Spektralsignatur des gesuchten Objekts entsprechen,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Tonwertskala der Spektralbandaufnahmen der Intensitätsskala der Spektralsignatur zugeordnet wird,

daß auf fotografischem Wege von jeder Bildfeld-Spektralbandaufnahme ein Dia-Tonwertauszug hergestellt wird, in welchem alle Flächenbereiche, die in der Spek-albandaufnahme einen der Intensität der Spektralsignatur in dem betreffenden Spektralband entsprechenden Tonwert haben, möglichst vollständig transparent (weiß; und alle anderen Flächenbereiche möglichst opak (schwa. z) sind, und daß die Dia-Tonwertauszüge deckungsgleich übertinandergelegt und in Durchsicht ausgewertet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinanderliegenden Dia-Ton-Wertauszüge zu einer Markierungsaufnahme verarbeitet werden, in der die Stellen, an denen sich gesuchte Objekte im Bildfeld befinden können, vorzugsweise transparent markiert sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Markierungsaufnahmen dekkungsgleich übereinander verwendet werden, um Objekte mit verschiedenen Spektralsignaturen in ein und demselben Bildfeld gleichzeitig zu markieren.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungsaufnahmen verschiedener Objekte mit Markierungen in verschiedenen Farben versehen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine normale Aufnahme des Bildfeldes mit der Markierungsaufnahme deckungsgleich übereinandergelegt wird, so daß die gesuchten Objekte durch die Markierungen lokalisiert sind.

6 Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus den übereinandergelegten Aufnahmen eine Markierungs^Gesamtaufnahme oder ein Markierungsaufdruck auf einer normalen Aufnahme des Bildfeldes hergestellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Selektieren der Flächenbereiche in den Bildfeld-Spektralbandaufnahmen wenigstens je ein Flächenelement aufgesucht wird, dessen Tonwert der Intensität der Spektralsignatur in dem betreffenden Spektralband entspricht, daß die Bildfeld-Spektralbandaufnahmen zweimal auf Dia-Aufnahmematerial steiler Gradation zu Zwischendias mit Belichtungen kopien werden, bei denen jeweils der aufgesuchte Tonwert gerade noch weiß bzw. schon schwarz abgebildet ist, daß das Zwischendia, bei dem der Tonivert schwarz abgebildet ist, zu einem Umkehr-Dia verarbeitet wird, und daß das andere Zwischendia und das Umkehr-Dia deckungsgleich aufeinandergelegt werden, um selbst oder in Form einer weiteren Positiv-Kopie den Dia-Tonwertauszug zu bilden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von jeder Bildfeld-Spektralbandaufnahme eine Reihe von Zwischendias mit abgestufter Belichtung auf Aufnahmematerial steiler Gradation hergestellt wird und diese Zwischendias zu einer entsprechenden Reihe von Dia-Umkehrkopien verarbeitet werden, daß dasjenige Paar der Zwischendias herausgesucht wird, bei dem der Tonwert, der der Intensität der Spektralsignatur in dem zugehörigen Spektralband entspricht, gerade noch weiß bzw. gerade schon schwarz abgebildet ist, und daß das Zwischendia mit dem weiß dargestellten Tonwert mit der Umkehrkopie des Zwischsndias mit dem schwarz dargestellten Tonwert deckungsgleich übereinandergelegt wird, um selbst oder in Form einer weiteren positiven Kopie den Tonwertauszug zu bilden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuordnung der Tonwertskala der Spektralbandaufnahmen zur Intensitätsskala der Spektralsignatur ein Muster des gesuchten Objekts im Bildfeld vorgesehen oder aufgesucht wird und die in dem entsprechenden Bildfeldbereich der Spektralbandaufnahmen erhaltenen Tonwerte den Intensitäten der Spektralsignatur in den entsprechenden Spektralbändern zugeordnet werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, .dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuordnung der Tonwertskala der Spektralbandaufnahmen zur Intensitätsskala der Spektralsignatur ein Muster des gesuchten (»bjekts im Nahbereich der verwendeten Aufnahmeeinrichtung in einem Teilausschnitt des Abbildungs-Strahlenganges unter Beleuchtungsbedingungen angeordnet wird, die denen des Bildfeldes möglichst genau gleichen, und daß die in dem entsprechenden Bildfeldbereich der Spektralbandaufnahmen erhaltenen Tonwerte den Intensitäten der Spektralsignatur in den entsprechenden Spektralbändern zugeordnet werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuordnung der Tonwertskala der Spektralbandaufnahmen zur Intensitätsskala der Spektralsignatur ein Muster des gesuchten Objekts im Nahbereich der verwendeten Aufnahmeeinrichtung unter Beleuchtungsbedingungen angeordnet wird, die denen des Bildfeldes möglichst genau gleichen, und daS von dem Muster eine Reihe von Referenzaufnahmen unter den gleichen Aufnahmebedingungen, insbesondere hinsichtlich Art des Spektralbandfilters, Filmart und Belichtung, hergestellt wird wie bei den Spektralbandaufnahmen des Bildfeldes, und daß die dabei in den Referenzaufhahmen erhaltenen Tonwerte den Intensitäten der Spektralsignatur in den entspre-

chenden Spektralbändern zugeordnet werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuordnung der Tonwertskala der Spektralbandaufnahmen zur Intensitätsskala der Spektralsignatur die Unterschiede zwischen den im Feld gegebenen natürlichen Beleuchtungsbedingungen, insbesondere der spektralen Leistungsverteilung der Lichtquelle, und den Beleuchuingsbedingungen, unter denen die verfügbare Spektralsignatur des gesuchten Objekts aufgenommen wurde, erfaßt und durch Korrekturen der in den fotografischen Aufnahmen vorliegenden Tonwerte berücksichtigt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe von Kontrollaufnahmen der zur Beleuchtung verwendeten Lichtquelle oder eines davon beleuchteten diffusen Reflektors unter den gleichen Aufnahmebedingungen, insbesondere hinsichtlich Art des Spektralbandfilters, Filmart, Belichtung, hergestellt wird wie bei den Spektralbandaufnahmen des Bildfeldes, daß ein kalibrierter Graukeil und, insbesondere im Fall der direkten Aufnahme der Lichtquelle, vorzugsweise eine Diffusor-Einrichtung zwischengeschaitet wird, daß die Belichtungen so vorgegeben werden, daß möglichst alle Stufen des Graukeils als Tonwertstufen der betreffenden Kontrollaufnahme abgebildet werden, und daß die Tonwertstufen der Kontrollaufnahmen den Intensitäten der Spektralsignatur in den betreffenden Spektralbändern zugeordnet werden. gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Absorption oder der Remission der Diffusor-Einrichtung.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungen beim Herstellen der Kontrollaufnahmen so gewählt werden, daß sich bei allen Kontrollaufnahmen genau gleiche Abbildungen der Graukeilstufen ergeben.

15. Verfahren nach Anspruch 13. dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungen nach bekannten E- fahrungswerten über die Lichtquelle, insbesondere bei Sonnenlicht, fest vorgegeben werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spektralsignatur als Schwärzungssignatur mit den Tonwertstufen der Graukeile dargestellt und verwendet wird.

17 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spektralsignatur des gesuchten Objekts an einem Muster des Objekts mit einer Lichtquelle bekannter spektraler Charak,~ristik aufgenommen wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17. dadrrch gekennzeichnet, daß die Spektralsignatur des gesuchten Objekts als Schwärzungssignatur verwendet und als solche mit einer Lichtquelle unbekannte! spektraler Zusammensetzung aufge· nommen wird, indem man in den für die Spektralbandaufnahmen des Bildfeldes bestimmten Spektralbändern eine zweite Reihe von Kontrollaufnahmen der Lichtquelle oder eines von iiir angeleuchteten diffusen Reflektors vorzugsweise mit zwischenge eo legten kalibrierten Graukeilen herstellt, wobei vorzugsweise eine Diffusor-Einrichtung zwischengeschaltet wird, insbesondere im Fall der direkten Aufnahme der Lichtquelle, und wobei im Fall der Verwendung von Graukeilen die Belichtungen so gewählt werden,' daß die Tonstufen der Grauketle möglichst alle pbgebildet werden, und mit den gleichen Aufnahmebedingungen, insbesondere Belichtungen, eine Reihe von Referenzaufnahmen von einem von der Lichtquelle angeleuchteten Muster des Objekts herstellt, wobei Graukeile nicht erforderlich sind, und daß man bei jeder Bildfeld-Spektralbandaufnahme als Tonwert des zu selektierenden Bildfeldbereichs den Tonwert der zugeordneten Referenzaufnahme nach Korrektur um die Tonwert-Differenz der beiden zugeordneten Kontrollaufnahmen verwendet, wobei im Fall der Verwendung von Graukeilen die Tonwert-Differenz in Graukeilstufen ablesbar ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man in jeder Kontrollaufnahme der zweiten Reihe diejenige Stufe der Graukeil-Darstellung auswählt, deren Tonwert gleich dem Tonwert der zugeordneten Referenzaufnahme ist, und daß man von dieser Tpnwertstufe aus den Tonwert des zu selektierenden Bildfeldbereichs durch Fortschreiten zum Hellen hin um eine Anzahl von Tonwertstufen auswählt die gleich ist der Anzahl der Tonwertstufen, uir, die bei den beiden zugeordneten Kontrollaufnahmen der Tonwert der Kontrollaufnahme der ersten Reihe gegen den Tonwert der Kontrollaufnahme der zweien Reihe zum Hellen hin verschoben ist, oder umgekehrt.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß man in der zweiten Reihe von Kontrollaufnahmen die Belichtungen so wählt, daß in den verschiedenen Kontro'.laufnahmen die Tonwertstufen der Graukeile möglichst gleichartig abgebildet werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daü man zur Herstellung der Graukeil-Abbildungen fur die Kontrollaufnahmen ein Aufnahmematerial ν erwendet, das in seinem Bildformat einen kalibrierten Graukeil enthält.

22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die in den verschiedenen Spektralbereichen herzustellenden Reihen von Aufnahmen gleichzeitig herstellt.

23. Verfahren nach Anspruch 22. dadurch gekennzeichnet, daß man eine der Anzahl der Aufnahmen pro Reihe entsprechende Anzahl von Kameras verwendet.

24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß man für mehrere, vorzugsweise alle. Aufnahmen einer Reihe eine einzige Kamera mit einem zu mehreren verschiedenen Bildorten führende aufgeteilten Strahlengang verwendet.

25. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Aufnahmematerial verwendet, das auf ein und demselben Bildfo-mat mehrere Schichten verschiedener spektraler Empfindlichkeit übereinander aufweist, gewünschtenfalls mit weiteren eingearbeiteten Neutralfilterschichten, Graukeilen oder dergleichen, und ciaß nach der Aufnahme die Schichten zu voneinander getrennten Bildern verarbeitet werden.

26. Venrhren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichheit von Aufnahmebedingungen auch Gleichheit der fotografischen Entwicklung einschließ!.

27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergleich de.· Tonwertstufen objektive Messungen verwendet werden.

28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit den

Dia-Tonwertauszügen Tonwerlbereiche transparent abgebildet werden.

29. Verfahren nach Anspruch 28 Und einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von Zwischendias verwendet wird, bei dem in dem einen Zwischendia der hellste Tonwert des aus der zugehörigen Spektralbandaufnahme auszuziehenden Tonwertbereichs gerade noch weiß, und in dem anderen Zwischendia der dunkelste Tonwert des auszuziehenden Tonwerlbereichs gerade noch schwarz abgebildet ist.

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