DE2919047C2

DE2919047C2 - Method for generating a monitor image as a partial section from a large image

Info

Publication number: DE2919047C2
Application number: DE19792919047
Authority: DE
Inventors: Winfried Ing.(Grad.) 6368 Bad Vilbel Zimmermann
Original assignee: Honeywell GmbH
Current assignee: Honeywell Regelsysteme GmbH
Priority date: 1979-05-11
Filing date: 1979-05-11
Publication date: 1982-06-24
Also published as: FR2456449B2; DE2919047A1; SE447528B; GB2050748B; GB2050748A; FR2456449A2; SE8003427L

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1. In der älteren DE-AS 28 03 101 ist ein derartiges Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem ein Großbild von mehreren Fernsehkameras aufgenommen und in entsprechende Einzelbilder zerlegt wird. Zur Erzeugung eines beliebigen Teilausschnittes aus dem Großbild mit schnellem willkürlichem Vielfach-Zugriff sind die auf den Monitor arbeitenden Fernsehkameras bildpunktweise selektiv adressierbar. Das Videosignal jeder Kamera wird zur Überbrückung der Zeilenrücklaufzeit um die Länge dieser Zeit verzögert, und es wird nach Durchlauf der gleichen Zeile aller Einzelbilder in Zeilenfäufridhtung auf eine höhere als die nächste Zeile gesprungen. Der Sprungabstai.d entspricht hierbei mindestens der Anzahl der Einzelbilder in Zeilenlaufrichtung. Abgese* heri Von dem höhen Aufwand, der durch die Anordnung jeweils einer Fernsehkamera pro Einzelbild bei dem bereits vorgeschlagenen Verfahren gegeben ist, werden dort hohe Anforderungen an die Schaltungstechnik gestellt, da Videosignale analog geschaltet werden müssen und es besteht keine Möglichkeit der Fehlerkorrektur hinsichtlich der Bildgeometrie.The present invention relates to a method according to the preamble of claim 1. In the older one DE-AS 28 03 101 such a method has been proposed in which a large image of several TV cameras are recorded and broken down into corresponding individual images. To generate any Partial excerpts from the large picture with fast, arbitrary multiple access are those on the monitor working television cameras, selectively addressable pixel by pixel. The video signal from each camera becomes the Bridging the line return time is delayed by the length of this time, and it is after the same line of all individual images in line spacing jumped to a higher line than the next. The jump distance corresponds to at least the Number of individual images in the direction of the line. Disregarding the high expenditure caused by the arrangement one television camera per single image is given in the already proposed method There, high demands are placed on the circuit technology, since video signals are switched analog and there is no possibility of error correction with regard to the image geometry.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung eines Monotirbildes als Teilausschnitt aus einem Großbild anzugeben, das einen geringeren Aufwand erfordert, mit einfachen schaltungstechnischen Mittein zu realisieren ist und Korrekturmaßnahmen gestattet. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahren. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Unteransprü- > chen entnehmbar.It is therefore the object of the present invention to provide a method for generating a mono image as Specify part of a large image that requires less effort, with simple circuitry Means to be implemented and corrective action allowed. This object is achieved according to what is characterized in claim 1 Procedure. Further advantageous refinements of the method according to the invention are set out in the dependent claims > Removable.

Die digitale Abspeicherung von Video-Information ist prinzipiell bekannt und kann beispielsweise der Zeitschrift »Fernseh- und Kino-Technik«, Nr. 7, 1978, Seite 245 bis 249 bzw. Nr. 12, 1977, Seite 440 bis 442 entnommen werden. Die digitale Abspeicherung eines Bildes alleine führt jedoch noch nicht zu der Lösung des hier vorliegenden Probiemes, ua sich Prubierne beim Zugriff auf den Bildspeicher ergeben, wenn sich das darzustellende aus einem Großbild ausgewählte F.inzelbild fortlaufend ändert, da dann pro TV-Takt (40 ms) beispielsweise 32K Speicherworte ausgelesen werden müssen. Die Zugriffskonflikte verstä/ken sich noch, wenn aus ein und demselben Bildspeicher verschiedene Teilbilder auf unterschiedlichen Monitoren dargestellt werdensollen.The digital storage of video information is known in principle and can, for example, be the Journal "Fernseh- und Kino-Technik", No. 7, 1978, pages 245 to 249 and No. 12, 1977, pages 440 to 442 can be removed. However, the digital storage of an image alone does not lead to the solution of the Probiemes presented here, including Prubierne at Access to the image memory is obtained when the individual image to be displayed is selected from a large image continuously changes, since then for example 32K memory words are read out per TV cycle (40 ms) have to. The access conflicts are aggravated if different images from one and the same image memory are used Partial images should be displayed on different monitors.

Bei der vorliegenden Erfindung werden diese Probleme dadurch vermieden, daß die Einzelbilder in physikalisch getrennten Speicherbereichen abgelegt werden und sodann parallel zeilen- und spaltenweise periodisch ausgelesen werden; d. h„ es stehen alle Bildpunkte, die innerhalb eines Einzelbildes die gleiche Adresse haben zur gleichen Zeit parallel auf einer Sammelschiene zur Verfügung. Will man einen bestimmten Ausschnitt aus dieseT» Großbild darstellen, so muß man warten bis der λnfan_L.<. Bildpunkt vorbei kommt und sodinn für die erste Zeile des Bildes alle folgenden Bildpunkte auslesen Stoßt man an die Grenze des angrenzenden I inzelbii'kv so ergibt sich folgendes Problem: eigentlich benötigt man den ersten Bildpunkt in der :ntsprechcn<Jei' Zeile des angrenzenden Einzelbildes, wobei aber aufgrund der /eitparallelen Auslesung bereits ein sehr viel weiter hinten in dieser Zeile liegender Bildpunkt zur Verfügung steht. Da jedoch nicht nur die aktuelle Information, sondern die Information auch um eine Zeilendauer verzögert zur Verfügung gestellt wird, kann beim Erreichen der Bildgren/e zwischen zwei Einzelbildern auf den ersten 3ildpunkt der vorangehenden Zeile in dem angrenzen den Einzelbild zurückgegriffen werden. Auf diese Weise ist es möglich, ein Teilbild lückenlos aus Teilen mehrerer Einzelbilder zusammenzusetzen.In the present invention, these problems are avoided in that the individual images are stored in physically separate memory areas and are then read out periodically in parallel in rows and columns; d. h “All pixels that have the same address within a single image are available in parallel on a busbar at the same time. If you want to show a certain section of this "large picture, you have to wait until the λnfan _L. " Image point passes and then reads out all following image points for the first line of the image.If you hit the border of the adjacent individual image, the following problem arises: you actually need the first image point in the: however, due to the parallel reading, a pixel located much further back in this line is already available. However, since not only the current information but also the information is made available delayed by one line, when the image size is reached between two individual images, the first pixel of the previous line in the adjacent individual image can be used. In this way it is possible to compose a partial image without gaps from parts of several individual images.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbetspiels sei die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigtOn the basis of an exemplary embodiment shown in the figures of the accompanying drawings Invention explained in more detail below. It shows

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig.2 eine Bildaufnahme- und Bildwiedergabevorrichtung mit Korrekturmöglichkeit: und
Fi g. 3 ein Flußdiagramm zur Vefärischäülichung der Einzelbildkorrektur.F i g. 1 shows a block diagram of a circuit arrangement for carrying out the method according to the invention;
Fi g. 3 is a flowchart for illustrating the frame correction.

Gemiiß Fig. 1 sind 4 Bildspeicher 51 bis Bm dargestellt, in denen beispielsweise die Einzelbilder EBI bis EBVWX gemäß Fig.2 abgespeichert sind. DieAccording to FIG. 1, 4 image memories 51 to Bm are shown, in which, for example, the individual images EB I to EBVWX according to FIG. 2 are stored. the

Einzelbilder in den Bildspeichern B1 bis Bm werden über eine Ladeeinrichtung LA und einen Rechner R 1 aus einem Massenspeicher MSP geladen. Der Massenspeicher MSPkann hierbei ein beliebiges Speichermedium, wie beispielsweise ein Magnetband- oder Plattenspeicher sein. Die Information in den digitalen Bildspeichern B 1 bis Bm ist so angeordnet, daß bei Erzeugung von entsprechenden Taktsignalen durch einen Taktgenerator TG und bei entsprechender Ansteuerung -Jieser Bildspeicher am Ausgang die Information entsprechend einem Videosignal, jedoch in digitaler Form abgenommen werden kann. Die Ausgänge der Bildspeicher B 1 bis Bm sind wahlweise direkt oder über Verzögerungsglieder VZi bis VZm an digitale Schalter ESI bis ESn angeschlossen. Über die digitalen Schalter, £51 bis ESn kann eine Umschaltung zwischen den Einzelbildern EB 5 bis EB VIII vorgenommen werden, so daß am Ausgang der digitalen Schalter ESl bis ESn digitale Signale der Bildinformation abgreifbar sind. Die digitalen Schalter ESi bis ESn werden hierbei von Adreßgebern ACi bis ACn über Adressierschaltungen ASi bis ASn angesteuert. Die Adressierschaitungen ASi bis ASn werde.! ebenfalls von dem Taktgenerator TG mit dem zentralen Takt gespeist Den Schaltern ESi bis ESn nachgeschaltete Digital/Analogwandler DA 1 bis DAn wandeln die Digitalsignale in ein entsprechendes Analogsignal um. das nachgeschaltete handelsübliche Monitore Mi bis Mn absteuert, so daß entsprechend der Adressierung der Einzelbilder ein Teilausschnitt des GroPbildes auf dem jeweiligen Monitor sichtbar wird.Individual images in the image memories B 1 to Bm are loaded from a mass storage device MSP via a loading device LA and a computer R 1. The mass storage MSP can be any storage medium, such as a magnetic tape or disk storage. The information in the digital image memories B 1 to Bm is arranged in such a way that when the corresponding clock signals are generated by a clock generator TG and when activated accordingly, the information can be picked up at the output according to a video signal, but in digital form. The outputs of the image memories B 1 to Bm are optionally connected to digital switches ESI to ESn either directly or via delay elements VZi to VZm . The digital switches £ 51 to ESn can be used to switch between the individual images EB 5 to EB VIII, so that digital signals of the image information can be tapped at the output of the digital switches ES1 to ESn. The digital switches ESi to ESn are controlled by address generators ACi to ACn via addressing circuits ASi to ASn. The addressing circuits ASi to ASn will.! also from the timing generator TG to the central clock supplied to the switches ESi ESn downstream digital / analogue converter DA 1 to DAn convert the digital signals into a corresponding analog signal. the downstream, commercially available monitors Mi to Mn are switched off so that, in accordance with the addressing of the individual images, a partial section of the GroP image is visible on the respective monitor.

Gemäß F i g. 2 ist erkennbar, daß eine einzige Kamera K 1 ausreichend ist, um der Reihe nach die Einzelbilder EBI bis EBVIII aufzunehmen und nach entsprechender Signalumwandlung in einem Analog' Digitalwandler Wi über den Bildspeicher BS, den Rechner RE in dem Massenspeicher MSP abzulegen. Hierbei ist zu vermerken, daß bei der Aufnahme eines Bildes mit einer Kamera verschiedene Fehler auftreten können, die durch die Konstruktion der Kamera einschließl^h ihrer Optik bedingt sind. Die wesentlichsten Fehler sind hierbei durch Geometrieverzerrungen und Graustufenveränderungen gegeben Bei dem vorliegenden Verfahren ist in bestimmten Fällen der Bildinhalt berechenbar bzw. mit Hilfe von Rechenverfahren veränderbar, so daß es möglich ist. die vorstehend genannten Fehler mit hilfe von Digitalrechnern zu kompensieren. Dies sei im folgenden anhand der F 1 g. 2 und 3 erläutert.According to FIG. 2 it can be seen that a single camera K 1 is sufficient to sequentially record the individual images EB I to EB VIII and, after appropriate signal conversion in an analog 'digital converter Wi via the image memory BS, store the computer RE in the mass memory MSP . It should be noted here that various errors can occur when taking a picture with a camera, which are caused by the construction of the camera, including its optics. The most important errors here are caused by geometry distortions and changes in gray level. In the case of the present method, the image content can be calculated in certain cases or can be changed with the aid of calculation methods, so that it is possible. Compensate for the above errors with the help of digital computers. This is the following with reference to F 1 g. 2 and 3 explained.

Das über die Kamera K 1 aufgenommene und mittels des V/andlers Wl digitalisierte Einzelbild EBist in dem digitalen Bildspeicher SSgespeichert und kann über den Digitalrechner R1 in den Massenspeicher MSP ausgelesen werden. Über den Rechner R1 besteht ebenfalls die Möglichkeit, die im Massenspeicher MSP gespeicherte Information wieder zu leser» und in den Bildspeicher SSzurückzuübertragen. Von dort kann das im Bildspeicher BS gespeicherte Bild mittels des Digital/Analogwandlers DA 1 in ein Viedeosignal umgewandelt, mit entsprechenden Taktsignalen versehen und auf dem Monitor M1 angezeigt werden. Die dargestellte Anordnung bietet ferner die Möglichkeit einer Bearbeitung und Verbesserung des Bildinhaltes der Einzelbilder EBI bis EB VIII. Zu diesem Zweck wird ein Referenz-Einzelbild EB_rer mit der Kamera K1 aufgenommen, mit dem Wandler Wi digitalisiert und ebenfalls in dem Massenspeicher MSP abgelegt. Im Hinblick auf Geometriekorrekturen ist das Referenz-Einzelbild EB_ref vorzugsweise ein Rasterbild, dessen mathematische Beschreibung dem Rechner in Form eines Programmes eingegeben werden kann. Die Einzelbilder ESI bis ESVIII befinden sich nach ihrer Digitalisierung ebenfalls in dem Massenspeicher MSP. Der Digitalrechner R 1 stellt sodann die Abweichungen des Referenz-Einzelbildes EB_Kf von der mathematischen Beschreibung des Rasters 'ist Mit Hilfe der ,Abweichung des Büdinhaltes des (vgitalisierten Referenz-Einzelbildes EBrer von dem idealen Raster der mathematischen Beschreibung ermittelt der Rechner R 1 die Geometriefehler der einzelnen Bildpm.kte der Kamera. Hat der Rechner R i einmal diese Abweichungen ermittelt, so kann er mit Hilfe dieser Abweichungen die digitalisierten Einzelbilder EBI bis EB VIII derart verändern, daß die durch die Kamera entstandenen Geometriefehler korrigiert werden. The individual image EB recorded by the camera K 1 and digitized by means of the converter Wl is stored in the digital image memory SS and can be read out into the mass memory MSP via the digital computer R 1. The computer R 1 also has the option of reading the information stored in the mass memory MSP again and transferring it back to the image memory SS. From there, the image stored in the image memory BS can be converted into a video signal by means of the digital / analog converter DA 1, provided with appropriate clock signals and displayed on the monitor M 1. The arrangement shown also offers the possibility of processing and improving the image content of the individual images EB I to EB VIII. For this purpose, a reference individual image EB _re r is recorded with the camera K 1, digitized with the converter Wi and also in the mass storage device MSP filed. With regard to geometry corrections, the reference individual image EB _{ref is} preferably a raster image, the mathematical description of which can be input to the computer in the form of a program. The individual images ESI to ESVIII are also located in the mass storage device MSP after they have been digitized. The digital computer R 1 then provides the deviations of the reference frame EB _K f of the mathematical description of the grid 'is with the aid of, deviation of the Büdinhaltes of (vgitalisierten reference frame EBrer from the ideal pattern of the mathematical description 1 determines the computer R which Once the computer R i has determined these deviations, it can use these deviations to modify the digitized individual images EB I to EB VIII in such a way that the geometric errors caused by the camera are corrected.

Der gleiche Vorgang kann sinngemäß für die Korrektur der Graustufenfehler angewendet werden. Hierzu muß dem Rechner R 1 lediglich die Sollgraustufe für jeden Bildpunkt vorgegeben werden. Die Differenz zwischen Sollgraustufenwert und Istgraustufenwert des Referenz-Einzelbildes £ß_re/wird wieder benutzt, um die Graustufenwerte der verschiedenen Bildpunkte der Einzelbilder EBl bis ES VIII zu korrigieren. Der Rechner R 1 korrigiert auf diese Weise der Reihe nach die verschiedenen Einzelbilder ESI bis ESVIII und speichert diese sodann wieder im Massenspeicher ab.The same process can be used analogously to correct the grayscale errors. For this purpose, the computer R 1 only needs to be given the target gray level for each pixel. The difference between the desired gray level value and the actual gray level value of the reference individual image £ ß _re / is used again to correct the gray level values of the various image points of the individual images EB1 to ES VIII. In this way, the computer R 1 corrects the various individual images ESI to ESVIII one after the other and then stores them again in the mass storage device.

Sind alle Einzelbilder korrigiert, so kann der Rechner die korrigierten Bilder in den digitalen Bildspeicher Bl-Bm (Fig. 1) übertragen. Es steht dann in den Bildspeichern Bl-Bm ein korrigiertes GroSbild für die Anzeige von Teilausschnitten zur Verfugung.Once all the individual images have been corrected, the computer can transfer the corrected images to the digital image memory B1-Bm (FIG. 1). A corrected large image is then available in the image memories B1-Bm for the display of partial sections.

Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß die Bildinformation digital verarbeitbar und korrigierbar ist. Darüber hinaus besteht beispielsweise die Möglichkeit, Silhouetten bestimmter Gegenstände in den Bildinhalt einzuschneiden, wobei im Gegensatz zu einer optischen Überlagerung keine Vermischung von Gegenstand und Hirüergrund-Bildinformation stattfindet.The inventive method described above has the advantage that the image information can be processed and corrected digitally. There is also the option of creating silhouettes, for example to cut certain objects into the image content, in contrast to an optical overlay no mixing of object and Hirüergrund image information takes place.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for generating a monitor image as a partial excerpt from a large image, which is recorded by means of a television camera and broken down into corresponding individual images, with the individual images being selectively addressable pixel by pixel in order to generate any partial excerpt from the large image on the monitor with fast, arbitrary multiple access, the image information of each individual image is delayed by the length of this time to bridge the line return time, after the same line has passed through all individual images in the direction of the line movement, a jump is made to a higher line than the next line and the jump spacing corresponds to at least the number of individual images in the direction of line movement according to patent 28 03 101 , characterized in that the individual images (EB ί - fß VIII) are sequentially recorded by a single camera (h 1), digitized in a manner known per se and stored in a digital image memory (B 1 - Bm) , with each individual image a physi sch separate memory area is assigned, and that for generating the partial section on the monitor (M 1 - Mn) the assigned to the partial section; Digital image information stored in the memory areas (B 1 - Bm) is selectively read out and, after a partial delay and digital / analog conversion, is displayed on the monitor.

2nd procedure jn according to claim 1, characterized in that the large image (EB I - EB VIII) stored in the PMd memory (BX-Bm) is corrected by means of a correction program in a computer (R 1) connected to the image memory.

3. The method according to claim 2, characterized by the recording of a reference frame (EBrei) by means of the television camera (K 1), by comparing the reference frame with a predetermined mathematical description of the reference frame in the computer (R 1) and through a subsequent improvement: g of the image content of the image memory (B 1 - Bm) on the basis of the correction signals obtained during the comparison.