DE2727811C2

DE2727811C2 - Verfahren und Einrichtung zur Abtastung und zur elektronischen Verarbeitung thermischer Bilder

Info

Publication number: DE2727811C2
Application number: DE2727811A
Authority: DE
Inventors: Alexander Dipl.-Phys. 6901 Mauer Hoffmann; Guenter Dr.-Ing. 6903 Neckargemuend Pusch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-06-21
Filing date: 1977-06-21
Publication date: 1979-07-19
Also published as: NL7806553A; SE7807027L; BE868164A; GB2002196A; DE2727811B1; FR2395657A1

Description

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Das Hauptpatent mit dem Aktenzeichen 25 34 586 betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Abtastung und elektronischen Verarbeitung thermischer Bilder unter Verwendung eines senkrecht zur Zeilenrichtung angeordneten Multielement-Reihen-Detektors. Wesentliche Kennzeichen dieses Verfahrens sind, daß jede Zeile des thermischen Bildes durch die einzelnen Elemente mehrfach abgetastet wird und die entsprechenden Zeilen in der Wiedergabe superponiert werden und daß die geometrische Auflösung bei Parallelschaltung der Ausgänge mehrere Detektorelemente und bei Parallelschaltung der Eingänge der entsprechenden Leuchtdioden die geometrische Auflösung wesentlich vermindert, jedoch die thermische Empfindlichkeit entsprechend gesteigert wird. Es wird gezeigt, daß durch eine derartige Maßnahme die geometrische gegen thermische Auslösung ausgetauscht werden kann.

Ausgehend von der Tatsache, daß das menschliche Auge am Rande seines Bildfeldes bei etwa 50° Sehwinkel eine Auflösung von nur etwa 5 mRad, jedoch in der Bildmitte, im sogenannten Sehgrübchen eine Auflösung von etwa 0,05 mRad hat; wobei am Bildrand eine Entdeckung, in Bildmitte, in der Fovia, eine Erkennung und im sogenannten Sehgrübchen eine Identifizierung möglich ist, wurde die Aufgabe hergeleitet, ein thermisches Sichtgerät zu konzipieren, das mit einem Minimum an Aufwand diese oben aufgezeigten 3 Aufgaben des menschlichen Auges erfüllen kann.

Erfindungsgemäß wird hierzu zur Abtastung des thermischen Bilde* das bereits bekannte polare Abtastverfahren benutzt

Der Vorteil gegenüber dem in dem Hauptpatent als Beispiel angegebenen karthesischen Verfahren, bei dem die ersten und letzten Zeilen des Bildes nur unvollkommen abgetastet werden, besteht darin, daß sämtliche Strahlen mehrfach abgetastet werden und damit das gesamte Polarbild optimal verarbeitet wird.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird durch die radiale Abtastung gesteuert vom Zentrum des Bildfeldes bis zum Rand eine immer größere Zahl von Signalkanälen parallelgeschaltet und die augenblickliche Bandbreite der Zahl der zusammengefaßten Kanäle entsprechend verkleinert

Wird jedem Detektorelement, wie in dem Hauptpatent beschrieben, eine Leuchtdiode zugeordnet, so sollen nach einem weiteren Erfindungsgedanken, die Signaleingänge der Leuchtdioden der augenblicklichen Zusammenschaltung der Detektorelemente entsprechend vom Abtastvorgang gesteuert parallelgeschaltet werden. Eine Einrichtung zur Realisierung dieses Verfahrens ist in B i I d 1 und 2 gezeigt

B i 1 d l zeigt ein das Prinzip der elektronischen Verarbeitung der Empfangssignale. Es ist in diesem Beispiel angenommen, daß der MuItireihen-Detektor aus 9 Elementen besteht, die hier mit DX bis D 9 bezeichnet sind.

Die Verstärker VtI bis V19 sind jedem einzelnen Detektorelement zugeordnet und haben die Signalausgänge Λ 11 bis Λ 19. Je 3 dieser Ausgänge werden einem Summierverstärker V 21 bis V23 zugeordnet, der dann die Summe der Signalspannungen den Ausgängen A 21 bis Λ 23 zuführt Diese Ausgänge werden in einem Summierverstärker V31 zusammengefaßt und dem Ausgang Λ 31 zugeführt Es ist selbstverständlich möglich, dieselbe Anordnung mit einer größeren Detektorzahl zu machen und eine Variation hinsichtlich der Gruppenbildung durchzuführen.

B i 1 d 2 zeigt die elektronische Verarbeitung in der Signalwiedergabe. Die Eingänge EU bis El9 entsprechen den Ausgängen A 11 bis A 19. Die Regelverstärker RV bis ΛV19 sind durch das Abtastsignal über den Steuerverstärker 57V angesteuert Es wird somit als Funktion des »Sehwinkels« die Verstärkung dieser Verstärker gesteuert. In der Bildmitte haben sie die größte Verstärkung, so daß hier jede einzelne Leuchtdiode L1 bis L 9 getrennt durch das Eingangssignal jedes Detektorelementes angesteuert wird.

Die summierten Signale der Ausgänge A 21 bis A 23 werden den Eingängen £21 bis £23 der Regelverstär-

ker RV2i bis RV23 zugeführt. Die Regelverstärker werden ebenfalls durch ein von dem Bildwinkel abhängiges Abtastsignal, das dem Steuerverstärker 57V entnommen wird, gesteuert, wobei die maximale Verstärkung beim mittleren Bildwinkel >:rreicht wird, s Das Ausgangssignal dieser Regelverstärker speist die Leuchtdiodengruppen L 1 bis L 3, L 4 bis L 6 und L 7 bis L 9.

Der Ausgang A 31 des Summierverstärkers V31 in dem die Signalspannungen aller Detektoren zusammengeführt werden, gelangt über den Eingang £31 auf den Regelverstärker ÄK31, der ebenfalls durch das Abtastsignal gesteuert, bei großen »Sehwinkeln« seine maximale Verstärkung hat Er führt seine Ausgangsleistung allen Leuchtdioden L1 bis L 9 gemeinsam zu.

Der erfindungsgemäße Gedanke besteht also darin, daß die Signale jedes Detektorelementes einzeln verstärkt und einzeln durch ein von der Zeilenabtastung abgeleitetes Signal in ihrem Pegel geregelt werden, wobei jede Luminiszenzdiode getrennt gespeist wird und daß mehrere Einzeldetektoren zu Gruppen zusammengefaßt werden, deren Signalausgangsspannung auf Summierverstärker geringerer Bandbreite gegeben werden, deren Verstärkung ebenfalls als Funktion der Zeilenabtastung gesteuert wird, wobei der Ausgang der Summierverstärker die entsprechenden Leuchtdiodengruppen parallel speist

Erfindungsgemäß können die Signale der Summierverstärker jeweils übergeordneten Summierverstärkern noch geringerer Bandbreite zugeführt werden, wobei die Bandbreite dieser Summierverstärker entsprechend der Zahl der zusammengefaßten Summierverstärker der ersten Ordnung vermindert wird.

Hat die Detektorreihe beispielsweise 81 Elemente und faßt man im ersten Summierverstärker je 3 Elemente zusammen, so kann man im Summierverstärker der 2. Ordnung je 9 Elemente zusammenfassen und im Summierverstärker der 3. Ordnung je 27 und im Summierverstärker der 4. Ordnung dann die gesamte Elementzahl, also 81.

Beträgt die elektronische Bandbreite, die sich aus der Zahl der abtastenden Elemente und der Abtastgeschwindigkeit ergibt, beispielsweise für die ersten Verstärker 81 kHz, so wird sie zweckmäßigerweise für den Summierverstärker der 1. Ordnung 27 kHz, für den Summierverstärker der 2. Ordnung 9 kHz, für den Summierverstärker der 3. Ordnung 3 kHz und für den Summierverstärker der 4. Ordnung 1 kHz betragen. Dies ergibt sich daraus, daß die geometrische Auflösung um die Zahl der zusammengefaßten Elemente zurückgeht und damit die elektronische Bandbreite linear vermindert werden kann, ohne das sich an der geometrischen Auflösung des Gerätes etwas ändert

Der weitere Erfindungsgedanke besteht also darin, daß die Zahl der zusammengefaßten Signalverstärker Potenzen der Zahl der zusammengefaßten Elemente einer Grundgruppe sind und die Bandbreite dieser Verstärker umgekehrt proportional vermindert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Abtastung und elektronischen Verarbeitung thermischer Bilder unter Verwendung eines senkrecht zur Zeilenrichtung angeordneten Multielementreihendetektors, wobei jede Zeile des thermischen Bildes durch die einzelnen Detektorelemente mehrfach abgetastet wird und die entsprechenden Zeilen in der Wiedergabe superponiert werden nach Hauptpatent 2534586, dadurch to gekennzeichnet, daß als Abtastverfahren ein polares Verfahren gewählt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die radiale Abtastung gesteuert vom Zentrum des Bildfeldes bis zum Rand eine immer größere Zahl von Signalkanälen parallel geschaltet und die augenblickliche Bandbreite der Zahl der zusammengefaßten Kanäle entsprechend verkleinert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 mit einer Bildwiedergabe durch Leuchtdioden bei dem jedem Detektorelement eine Leuchtdiode zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleingänge der Leuchtdioden der augenblicklichen Zusammenschaltung der Detektorelemente entsprechend vom Abtastvorgang gesteuert parallel geschaltet werden.

4. Einrichtung zur Realisierung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale jedes Detektorelementes einzeln verstärkt und einzeln durch ein von der Zeilenabtastung abgeleitetes Signal in ihrem Pegel geregelt werden, wobei jede Lumineszenzdiode getrennt eingespeist wird und daß mehrere Einzeldetektoren zu Gruppen zusammengefaßt werden, deren Signalausgangsspannungen auf Summierverstärker geringerer Bandbreite gegeben werden, deren Verstärkung ebenfalls als Funktion der Zeilenabtastung gesteuert wird, wobei der Ausgang der Summierverstärker entsprechende Leuchtdiodengruppen parallel speist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der Summierverstärker jeweils übergeordneten Summierverstärkern noch geringerer Bandbreite zugeführt werden, wobei die Bandbreite entsprechend der Zahl der zusammengefaßten Summierverstärkern der ersten Ordnung vermindert wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der zusammengefaßten Signalverstärker Potenzen der Zahl der zusammengefaßten Elemente einer Grundgruppe sind und so die Bandbreite dieser Verstärker umgekehrt proportional vermindert wird.