DE2715997C2 - Aperturkorrektur bei einem Wärmebildgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aperturkorrektur der Modulationsübertragungsfunktion bei einem Wärmebildgerät, das die Szene abtastet und die empfangenen Signale über eine Optik einem Detektor und von hier über einen Multiplexer einem Bildschirm zuleitet sowie auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei herkömmlichen Wärmebildgeräten werden die Signalamplituden hoher Ortsfrequenzen insbesondere wegen des Streukreisdurchmessers der Optik, der Detektorgeometrie bzw. räumlichen Ausdehnungen des Detektors und der Bilddarstellung reduziert, so daß häufig unscharfe Bildwiedergaben erfolgen. Deshalb ist es naheliegend und an sich auch bekannt, die Modulationsübertragungsfunktion (MTF-Modulation-Transfer-Funktion) zu korrigieren. Eine solche Frequenzkorrektur geschieht dadurch, daß in den Verstärkungskarial ein Filter eingeschaltet wird, das eine Anhebung der hohen Frequenzen bewirkt. Dies würde bei mit großen Stückzahlen von Detektoren arbeitenden Wärmebildgeräten zur Verwendung entsprechend vieler Filter führen, weil jedes einzelne der Detektorsignale korrigiert werden muß. Bereits die vielen Filter als solche bewirken eine kostspielige Herstellung und Lagerhaltung. Ein so ausgebildetes Wärmebildgerät wäre funktionell aufwendig und deshalb vergleichsweise störanfällig. Würde hier beispielsweise zur Steigerung der Empfindlichkeit bei mit einem Schwingspiegel arbeitenden Geräten durch eine Umschaltung des

ίο Schwingspiegels der Bildwinkel reduziert, so müßte auch die Filtercharakteristik mit umgeschaltet werden. Bei einem Wärmebildgerät mit z. B. hundert Detektoren würde dies dann ein Umschalten von ebenfalls hundert Filtern zur Folge haben

!> Es ist ferner aus der DE-OS 24 59 242 ein Filter bekannt, bei dem das Signal eines einzelnen Detektors über eine Verzögerungsleitung geführt und dadurch um eine Zeitspanne verzögert wird, die etwa derjenigen eines einzelnen Bildpunktes entspricht Dieses verzögerte Signal wird sodann vom direkten Signal subtrahiert, wobei die Amplitude des verzögerten Signals so einzustellen ist, daß der gewünschte Frequenzgang entsteht

Die Aufgabe der Erfindung wird nun in der Entwicklung einer Möglichkeit gesehen, bei einem mit mehreren Detektoren arbeitenden Wärmebildgerät, die von diesen Detektoren empfangenen oignale im Zuge ihrer Abfrage mit möglichst wenigen und einfachen Mitteln korrigieren zu können. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die in mehreren Detektoren gespeicherten Informationen durch den Multiplexer nacheinander abgefragt in einem allen Detektoren gemeinsamen Filter korrigiert werden. Ein Spezialfilter dieser Art ist zwar komplizierter aufgebaut als ein aus einem Verstärker mit spezifischem Frequenzgang bestehendes, vor dem Multiplexer angeordnetes Filter für die Korrektur von nur einem Detektorsignal, weil in letzterem Falle eine Korrektur bereits vor dem Eintritt in den Multiplexer erfolgt. Eine

■to Korrektur mit einfachen tf-C-dudern hinter dem Multiplexer ist bei der verschachtelten Signalform — wie sie bei mehreren Detektoren hinter einem Multiplexer auftritt — nicht möglich, weil Signalamplituden durch die Speicherwirkung der Kapazitäten bzw.

Ί5 Induktivitäten benachbarter Detektoren miteinander vermischt wurden. Aus diesen Gründen überwiegen bei einem solchen Spezialfilter trotz seines komplizierteren Aufbaus bei weitem seine positiven Eigenschaften.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird

■>" ferner darin gesehen, daß sich das Filter — in Durchlaufrichtung der Signale — aus einem der Speicherung von direkt und verzögert zugeführten Ceriensignalen dienenden Analog-Schieberegister, einem der Einstellung der Amplitude des verzögerten Seriensignals dienenden Potentiometer sowie einer der Subtraktion des verzögerten vom direkten Seriensignal dienenden Addierstufe zusammensetzt. Eine solche Filterkonzeption beansprucht im Inneren des Wärmebildgerätes sowie auch in der Lagerhaltung vergleichsweise wenig Raum, obgleich sie den großen Vorteil besitzt, daß sie praktisch für beliebig viele Detektoren auslegbar ist Für die allgemeine Gliederung des Wärmebildgerätes ist dies ebenso von Nutzen wie für seine Wartung.

Im vorstehenden Zusammenhang ist es außerdem von Vorteil, wenji die direkten und die verzögerten Seriensigsiale über einen zwischen dem Multiplexer' und dem Analog-Schieberegister angeordneten und beide

Einheiten schallenden Taktgeber dem Analog-Schieberegister eingeschoben werden. Auch durch diese Maßnahme wird auf eine hinsichtlich Gewicht und Volumen möglichst günstige Bauweise abgestellt

Was die Durchführung der Signalverzögerung anbetrifft, so wurde es als sinnvoll erachtet, daß dem Analog-Schieberegister für das zu verzögernde Seriensignal eine Taktverzögerungseinheit vorgeschaltet ist Zweckmäßigerweise legt dabei die Taktverzögerungseinheit dem Analog-Schieberegister einen um ein ganzzahliges Vielfaches m χ η von η verzögerten Auslesetakt an. Ein weiteres Merkmal der Erfindung wird schließlich auch noch darin gesehen, daß die einzelnen Filterelemente zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.

Im folgenden wird an Hand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Filters,

F i g. 2 die von drei Detektoren dem Multiplexer zugefuhrten in Amplitude und Frequenz unterschiedlichen Signale,

F i g. 3 einmal das direkte und zum anderen das um eine Halbwelle verzögerte, sich aus den einzelnen Detektorsignalen gemäß F i g. 2 ergebende Seriensignal und

F i g. 4 die voneinander subtrahierten Seriensignale gemäß Fig.3 sowie die am Ausgang des Filters vorhandene Amplitudenform. w

Bei einem herkömmlichen und daher in der Zeichnung nicht näher dargestellten Wärmebildgerät wird die Szene mit Hilfe eines Schwingspiegels abgetastet. Die hierbei empfangenen optischen Signale werden über eine Optik einem oder mehreren J5 Detektoren 10 zugeleitet und dort in proportionale Spannungen umgewandelt Diese Spannungen werden — wie in den Fig.2 bis 4 dargestellt und wie im folgenden auch noch erlaufen wird — von dem Multiplexer 2 nacheinander abgefragt und stehen an -io seinem Ausgang als sogenanntes Seriensignal zur Verfügung. Dieses Seriensignal wird über die Leitung 12 in das Analog-Schieberegister 3 mit 5 m χ π Speicherplätzen eingeschoben, wobei ein zwischen dem Multiplexer und dem Analog-Schieberegister angeordneter v, Taktgeber 7 beide Einheiten schaltet. Dem Analog-Schieberegister 3 unmittelbar vorangestellt und mit diesem über die Verzögerungsleitung 11 verbunden ist die Taktverzögerungseinlieit 4, mit deren Hilfe sich die am Ausgang 9 des Multiplexers 2 anstehenden so Seriensignale um ein ganzzahliges Vielfaches m χ η von π verzögern lassen, »n« ist dabei die Anzahl der Detektoren und »m«die Anzahl der Abfragezyklen, um die man verzögern möchte. Die Wahl von m hängt davon ab, wieviele Abfragezyklen bei dem betreffenden v> Wärmebildgerät auf einen Büdpunkt entfallen.

Im weiteren Verlauf des Seriensignals schließen sich dem Analog-Schieberegister 3 das Potentiometer 5 sowie die an die eine Phase des Multiplexerausgangs rückgekoppelte Addierstufe 6 an. Mit dem Potentiome- t>o ter läßt sich die Amplitude des verzögerten Seriensignals dergestalt einstellen, daß der gewünschte Frequenzgans erreicht wird, während mit aer Addierstufe das verzögerte Seriensignal vom direkten Seriensignal abgezogen wird. Durch die Zeitverzögerung, die einer Phasenverschiebung von 180° für die höchste auftretende Signalfrequenz entspricht, werden allerdings die einzelnen Spannungen dieser höchsten Frequenz beim Subtrahieren beider Signale addiert, während sehr niederfrequente Signale voneinander in der Tat abgezogen werden, weil nämlich die geringe Zeitverzögerung nur eine vernachlässigbare Phasenverschiebung bedeutet Im einzelnen sind diese mathematischen Vorgänge in den F i g. 2 bis 4 veranschaulicht:

Die F i g. 2a bis 2c stellen drei in ihren Amplituden und Frequenzen unterschiedliche Detektorsignale a, b und c dar, deren Zeitachsen in viele gleiche Streifen zerlegt sind. Um bei der Abfrage durch den Multiplexer ein brauchbares Ergebnis zu erhalten, muß pro Schwingung wenigstens zweimal abgefragt werden. Im gewählten Ausführungsbeispiel de^r /ig.3 wurden pro Schwingung jeweils vier Abfragen durchgeführt, wobei sich die Kurven 3a und Zb jeweils aus Abfragen am Ende der streifenförmig gezeichneten Zeitabschnitte zusammensetzen. Es ist aber ebensogut möglich, den Verlauf der Kurven aus den Anfangs-, den Mittel- oder sonstigen Bereichen dieser Zeitabschnitte zusammenzusetzen. In Fig. 3b ist dieselbe Kurve wie in Fig. 3a um eine halbe Schwingung verzögert gezeichnet

F i g. 4 zeigt nun das Ergebnis dt.r zeichnerischen Subtraktion der Kurve Zb von der Kurve 3a, wobei weniger auf die geometrische Exaktheit als auf die Herausarbeitung der Kurvencharakteristika Wert gelegt wurde. Für die praktische Durchführung des Subtraktionsvorgangs ist es dabei übrigens hilfreich, wenn die streifenförmigen Zeitabschnitte der F i g. 3b wegen des Minuszeichens zunächst in ihr mathematisches Gegenteil umgeklappt werden, um sodann mit den ihnen entsprechenden Streifen der F i g. 3a adJiert zu werden.

Wie die in F i g. 4 gestrichelt dargestellte Einhüllende d<_r das Signal a symbolisierenden schraffiert gezeichneten Streifen erkennen läßt, entsteht nach der Filterung eine große Amplitude, weil für das Signal a ursprünglich eine große Frequenz vorhanden war, wie dies aus F i g. 2a (ausgezogene Linie) sowie F i g. 3a und 3b (gestrichelte Linie) ersichtlich ist. Die mit ausgezogener Linie dargestellte Einhüllende der das Signal b symbolisierenden Streifen läßt dagegen erkennen, daß in diesem Falle am Filterausgang eine kleine Amplitude steht, weil hier ursprünglich auch eine niedrige Frequenz vorhanden war, wie dies aus den F i g. 2b, 3a und 3b (jeweils ausgezogene Linie) ersichtlich ist. Wie die ''ig. 2c ausweist, liegt die Frequenz des Signals c zwischen den Frequenzen der Signale a und b, so daß die Größe der am Filterausgang stehenden Amplitude ebenfalls zwischen denjenigen der Signale a und b liegen wird. Aus Gründen der Übersicht wurde jedoch dieser Fall in den F i g. 3a bis 4 nicht berücksichtigt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Aperturkorrektur der Modulationsübertragungsfunktion bei einem Wärmebildgerät, das die Szene abtastet und die empfangenen Signale über eine Optik einem Detektor und von hier über einen Multiplexer einem Bildschirm zuleitet, dadurch gekennzeichnet, daß die in mehreren Detektoren (10) gespeicherten Informationen durch den Multiplexer (2) nacheinander abgefragt in einem allen Detektoren gemeinsamen Filter (1) korrigiert werden.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Filter (1) — in Durchlaufrichtung der Signale — aus einem der Speicherung von direkt und verzögert zugeführten Seriensignalen dienenden Analog-Schieberegister (3), einem der Einstellung der Amplitude des verzögerten Seriensignals dienenden Potentiometer (5) sowie einer der Subtraktion des verzögerten vom direkten Seriensignal dienenden Addierstufe (6) zusammensetzt

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die direkten und die verzögerten Seriensignale über einen zwischen dem Multiplexer (2) und dem Ana'.og-Schieberegistcr (3) angeordneten und beide Einheiten schaltenden Taktgeber (7) dem Analog-Schieberegister eingeschoben werden.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Analog-Schieberegister ^3) für das zu verzögernde Seriensignal eine Taktverzögerungseinheit (4) vorgeschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktverzögerungseinheit (4) dem Analog-Schieberegister (3) einen um ein ganzzahliges Vielfaches m ν. π von η verzögerten Auslesetakt anlegt.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Filterelemente (3, 4, 5, 6, 8) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.