DE2842980A1 - Verfahren zur beseitigung von stoeranteilen im videosignal einer waermebildkamera - Google Patents

Verfahren zur beseitigung von stoeranteilen im videosignal einer waermebildkamera

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DE2842980A1
DE2842980A1 DE19782842980 DE2842980A DE2842980A1 DE 2842980 A1 DE2842980 A1 DE 2842980A1 DE 19782842980 DE19782842980 DE 19782842980 DE 2842980 A DE2842980 A DE 2842980A DE 2842980 A1 DE2842980 A1 DE 2842980A1
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Juergen Dipl Ing Heitmann
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/30Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/33Transforming infrared radiation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Description

  • Verfahren zur Beseitigung von Störanteilen im
  • Videosignal einer Wärmebildkamera Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der Zeitschrift "Electronics", 24.Nov.1977, Seiten 99 bis 105, ist ein Verfahren zur Beseitigung von Störanteilen im Videosignal einer Wärmebildkamera mit pyroelektrischem Vidikon bekannt. Pyroelektrische Vidikons weisen eine dünne einkristalline pyroelektrische Scheibe als Target und ein Eintrittsfenster für den zu übertragenden Spektralbereich, zum Beispiel das mittlere und ferne Infrarot, auf. Eine mit einer Infrarot-Optik auf das Target projizierte Strahlungsverteilung erzeugt in dem Kristallplättchen ein äquivalentes Temperaturprofil und damit aufgrund des pyroelektrischen Effektes eine kongruente Ladungsverteilung auf der Oberfläche. Diese wird durch Abtastung mit einem Elektronenstrahl ausgeglichen, wodurch ein Verschiebungsstrom von der eintrittsseitigen leitfähigen Beschichtung des Kristalles abfließt, der als Videosignalstrom verwendet werden kann. Das durch die einfallende Wärmestrahlung erzeugte Ladungsbild zerfließt mit einer durch das Targetmaterial gegebenen Zeitkonstanten. Die Amplitude des vom Vidikon abnehmbaren Videosignals ist demnach proportional der Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur. Da das Vidikon nur beim Auftreten einer zeitlichen Temperaturdifferenz ein Videosignal liefert, muß das Ladungsbild ständig neu aufgebaut werden. Um auch von thermisch konstanten Objekten ein kontinuierliches Fernsehbild zu erzeugen, wird der einfallende Wärmestrom im Strahlengang der Wärmebildkamera mit einer Umlaufblende zerhackt (chopping). Durch das abwechselnde Abblenden und Freigeben des Wärmestroms durch die Umlaufblende wird das Ausgangssignal des pyroelektrischen Vidikons alternierend umgepolt. Beim Freigeben wird das Target entsprechend dem Temperaturprofil der aufgenommenen Szene erwärmt; es wird ein Videosignal bestimmter Polarität erzeugt.
  • Wenn der Wärmestrom abgeblendet wird, beginnen die erwärmten Teile des Targets abzukühlen, und es wird ein Videosignal derselben Form, aber umgekehrter Polarität erzeugt. Ein solches Videosignal ist zur Darstellung von Fernsehbildern ungeeignet. Auch ein Umpolen des Videosignals führt zu mangelhaften Ergebnissen, weil der ebenfalls umgepolte Dauergrundstrom (pedestal-current) heftiges Flimmern bei der Bildwiedergabe verursacht. Zur Beseitigung der Flimmererscheinung wurde vorgeschlagen, das vom pyroelektrischen Vidikon erhaltene Videosignal halbbildweise zu speichern und zu vergleichen.
  • Dadurch wird die Nutzkomponente des Videosignals verdoppelt.
  • Gleichzeitig werden Fehler durch den Dauergrundstrom, wie Shading- und Targetfehler, nahezu kompensiert. Anschließend wird das halbbildweise in alternierender Polarität vorliegende Videonutzsignal in ein Videosignal konstanter Polarität umgewandelt.
  • Diese Signalaufbereitung erfordert einen Speicher, welcher nicht nur die Nutzkomponente, sondern auch die Störkomponente des Videosignals zu speichern in der Lage ist. Da über die Hälfte der Grauabstufungen im Helligkeitsbereich des Bildsignals von der Störkomponente eingenommen wird, muß auch über die Hälfte der Speicherkapazität zur Speicherung der Störkomponente aufgewendet werden.
  • Vorteile der Erfindung Die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs weist den Vorteil auf, daß nunmehr der gesamte Dynamikbereich des Speichers für die Speicherung der Nutzkomponente ausgenutzt werden kann. Gleichzeitig wird der Dynamikbereich eines Analog/Digital-Wandlers bei digitaler Speicherung des Videosignals nicht durch die größere Störkomponente eingeengt.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten MaBnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
  • Zeichnung Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung mit Figuren näher beschrieben und erläutert. Von den Figuren zeigen: Fig.1 ein Blockschaltbild nach einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung und Fig.2 ein Blockschaltbild nach einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele In dem Blockschaltbild der Fig.1 ist mit 1 eine Wärmebildkamera mit pyroelektrischem Vidikon bezeichnet, auf dessen Target 2 ein Wärmebild projiziert wird. Damit auch von thermisch konstanten Objekten ein Videosignal erzeugt werden kann, wird die auf das Target eintreffende Wärmestrahlung des Wärmebildes mit einer Umlaufblende 3 zerhackt. Die Umlaufblende 3 wird durch ein vertikalfrequentes Synchronsignal synchronisiert. Durch das alternierende Abblenden und Freigeben der auf das Target 2 gerichteten Wärmestrahlung wird das Target des pyroelektrischen Vidikons in der Wärmebildkamera 1 abwechselnd auf die Temperatur des aufgenommenen Objektes erwärmt und durch das Abblenden mit der Umlaufblende 3 gekühlt. Synchron mit dem Abblenden und Freigeben der Wärmestrahlung ändert sich, wie eingangs erwähnt, die Polarität des vom pyroelektrischen Vidikon erzeugten Nutzanteils im Videosignal. Die auf den pedestal-current zurückzuführende Störkomponente im Videosignal ändert dagegen ihre Polarität nicht. Ein alternierendes Umpolen des von der Wärmebildkamera 1 erhaltenen Videosignals führt daher zu einem stark störenden Flimmereffekt, weil die Störkomponente durch den pedestal-current ebenfalls umgepolt wird.
  • Zur näheren Erläuterung sei angenommen, daß am Ausgang der Wärmebildkamera 1 ein Videosignal gemäß der unter dem Block 1 in der Zeile a dargestellten Form liegt. Das Spannungszeit diagramm der Zeile a zeigt alternierende Perioden des Freigebens TF und des Abblendens TA durch die Umlaufblende 3 im Videosignal am Ausgang der Wärmebildkamera 1. Der von der schraffiert gezeichneten Fläche eingenommene Teil des Videosignals umfaßt die Störkomponente S und der andere Teil die Nutzkomponente N. In einer nachgeschalteten Stufe 4 wird das Videosignal während der Abblendperiode TA invertiert. Die Nutzkomponente des Videosignals weist nunmehr sowohl beim Abblenden als auch beim Freigeben des Wärmestroms zur Wärmebildkamera 1 gleiche Polarität auf. Nunmehr alterniert jedoch die Störkomponente S.
  • Das am Ausgang der Stufe 4 abgreifbare Videosignal wird über eine Klemme 5 einem Eingang einer Subtraktionsstufe 6 zugeführt. Ein am Ausgang der Subtraktionsstufe 6 mit Klemme 7 liegendes Signal wird einer Verzögerungsstufe 8 und einem Eingang einer weiteren Subtraktionsschaltung 9 weitergeleitet. Mit der Verzögerungsstufe 8 wird das Signal um eine Abblendperiode TA bzw. eine Freigabeperiode TF verzögert.
  • Durch Subtraktion des verzögerten vom nichtverzögerten Signal mit der Subtraktionsstufe 9 und einer Amplitudenhalbierung in der Stufe 13 wird die Störkomponente (Zeile c) des an Klemme 5 liegenden Videosignals erhalten. Diese Störkomponente wird in der Subtraktionsstufe 6 von dem an der Klemme 5 liegenden Videosignal subtrahiert. An der Klemme 7 ist demnach nur noch die Nutzkomponente des Videosignals abnehmbar. Die Störkomponente ist kompensiert.
  • Üblicherweise werden die in Wärmebildkameras eingesetzten pyroelektrischen Vidikons so betrieben, daß der auf das Target fallende Wärmestrom alternierend für die Dauer zweier Halbbilder freigegeben und abgeblendet wird. Die entsprechende Verzögerung des Videosignals erfolgt zweckmäßigerweise mit Speichern. Als Speicher haben sich digitale Speichersysteme bewährt. Dazu muß das an der Klemme 7 liegende Videosignal mit einem Analog/Digital-Wandler 10 in eine digitale Form umgewandelt werden. Anschließend nach der Subtraktion der verzögerten und unverzögerten Signale wird das digitale Signal wieder in eine analoge Form mit einem Analog/Digital-Wandler 11 zurückgewandelt.
  • Die Schaltung der Fig.1 stellt einen Regelkreis dar.
  • Die Störkomponente im Videosignal wird in diesem Regelkreis weitgehend selbst auf Minimum eingestellt. Dabei wird der Dynamikbereich des Analog/Digital-Wandlers 10 für einen digitalen Speicher als Verzögerungsstufe 8 nicht durch die Störkomponente eingeengt. Außerdem wird Speicherkapazität gespart.
  • Bei dem in der Fig.2 dargestellten Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform sind Teile mit gleicher Wirkung mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zusätzlich zu der in der Fig.i dargestellten Ausführungsform wird bei dem Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform in der Fig.2 durch Addition mit einer Addierstufe 12 eine Verdoppelung der Nutzkomponente des Videosignals erzielt.

Claims (3)

  1. Ansprüche Verfahren zur Beseitigung von Störanteilen im Videosignal einer Wärmebildkamera, bei welcher mit einer Umlaufblende ein auf eine wärmeempfindliche Schicht auftreffender Wärmestrom alternierend abgeblendet und freigegeben wird, bei welcher zum Erhalt eines Videosignals die wärmeempfindliche Schicht nach einem Rasterverfahren abgetastet wird und bei welcher die Polarität des Videosignals synchron mit der Umlaufblende umgepolt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal um die Dauer des Abblendens bzw. Freigebens des Wärmestroms verzögert wird, daß zum Erhalt eines Differenzsignals das verzögerte vom nichtverzögerten Videosignal subtrahiert wird und daß zum Erhalt eines störbefreiten Videosignals mit einer Subtraktionsstufe (6) das Differenzsignal (c) vom nichtverzögerten Videosignal (b) subtrahiert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verzögernde Videosignal vom Ausgang der Subtraktionsstufe 6 abgegriffen wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erhalt eines störbefreiten Videosignals das verzögerte und das nichtverzögerte Videosignal addiert werden.
DE19782842980 1978-10-02 1978-10-02 Verfahren zur beseitigung von stoeranteilen im videosignal einer waermebildkamera Withdrawn DE2842980A1 (de)

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