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Verfahren und Anordnung zur Erzeugung
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von miteinander zu korrelierenden Signalen, insbesondere zur berührungslosen
Geschwindigkeitsmessung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung
von wenigstens zwei miteinander zu korrelierenden Signalen, die der optischen Abtastung
von in räumlichem Abstand voneinander liegenden Flächenbereichen entsprechen, insbesondere
zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung, sowie auf eine Anordnung zur Durchführung
des Verfahrens.
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Mit der kommerziellen Verfügbarkeit von preiswerten Industriekorrelatoren
nimmt die Bedeutung der Signalkorrelation in der Betriebs- und Uberwachungsmeßtechnik
zu. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die berührungslose Geschwindigkeitsmessung
durch Korrelation von zwei Signalen, die mit Hilfe von zwei in der Bewegungsrichtung
des zu erfassenden Prozesses angeordneten Sensoren aus der inhomogenen Struktur
des bewegten
Prozesses abgeleitet werden. Ein Korrelationsrechner
berechnet die Kreuzkorrelationsfunktion der beiden Signale und stellt die dem Maximum
der Kreuzkorrelationsfunktion entsprechende Zeitverschiebung zwischen den korrelierten
Signalen fest. Diese Zeitverschiebung ist gleich der Zeit, die der bewegte Prozeß
zum Zurücklegen einer Strecke benötigt, die dem Abstand zwischen den beiden Sensoren
entspricht.
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Bei bekanntem Sensorabstand kann aus dieser Zeitverschiebung die Geschwindigkeit
des bewegten Prozesses berechnet werden.
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Je nach Art des zu erfassenden Prozesses werden unterschiedliche Sensoren
verwendet, die beispielsweise auf Mikrowellen, Ultraschall, radioaktive Strahlung,
Wärmestrahlung, Druck, Kapazität oder auch auf optische Strahlung ansprechen.
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In vielen Fällen sind optische Sensoren, die auf Helligkeit oder die
Intensität bestimmter Spektralkomponenten ansprechen, besonders geeignet. Die Montage
und die Herstellung eines zweifachen empfindlichen Systems mit geeigneten optischen
Eigenschaften zur Erzeugung zweier gut korrelierter und möglichst hochfrequenter
HelligkeLts-Zufallssignale ist allerdings mit nicht unerheblichen technischen Problemen
und Kosten verbunden. Von Nachteil ist weiterhin bei üblichen optischen Systemen,
die aus einem Linsensystem, einer Blende und einem optoelektrischen Sensor bestehen,
daß die Ubertragungseigenschaften insbesondere durch den Bildausschnitt und die
Blendengeometrie konstruktionsbedingt vorgegeben sind und nicht mehr verändert werden
können, um z.B. sich ändern den Prozeßeigenschaften angepaßt zu werden.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, das auf
einfache Weise die Erzeugung von zwei oder mehr miteinander zu korrelierenden Signalen
mit guten Korrelationseigenschaften ermöglicht und leicht und bequem an sich ändernde
Bedingungen angepaßt werden kann.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Videosignal
erzeugt wird, das einem Fernsehbild mit der Abbildung der Flächenbereiche entsprechenden
Bildbereichen vorgegebener Form und Größe entspricht, daß ein Zeilenmittelwert des
Videosignals für jeden in einem Bildbereich enthaltenen Abschnitt einer Fernsehbildzeile
gebildet wird, daß aus allen für den gleichen Bildbereich erhaltenen Zeilenmittelwerten
ein Bereichsmittelwert gebildet wird, und daß die in aufeinanderfolgenden Fernsehbildabtastungen
für die verschiedenen Bildbereiche erhaltenen Bereichsmittelwerte als die zu korrelierenden
Signale verwendet werden.
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Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden keine getrennten Sensoren,
Linsensysteme und Blenden verwendet, sondern die verschiedenen zu korrelierenden
Signale werden aus verschiedenen Bildbereichen der gleichen Fernsehbildabtastung
gewonnen. Die geometrischen und optischen Eigenschaften der auf diese Weise virtuell
nachgebildeten Blenden und Sensoren sind rein elektronisch durch die Lage, Form
und Größe der Bildbereiche und durch die Verarbeitung des Videosignals bestimmt.
So kann beispielsweise der effektive Sensorabstand durch Wanderung des Abstands
der Bildbereiche im Fernsehbild elektronisch verändert werden. Die Ubertragungseigenschaften
der virtuellen Blenden können durch Gewichtung der verarbeiteten Signale vor der
Mittelwertbildung elektronisch beeinflußt werden, so daß jede gewünschte zweidimensionale
optische Blendenübertragungsfunktion erhalten wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vielen Fällen mit geringem
Aufwand angewendet werden, weil bereits viele industrielle Prozesse durch Fernsehanlagen
optisch überwacht werden. In diesen Fällen wird einfach das von der
vorhandenen
Fernsehkamera gelieferte Videosignal zur Gewinnung der zu korrelierenden Signale
zusätzlich elektronisch verarbeitet. Je nach den gewünschten Eigenschaften kann
die.
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Gewinnung der zu korrelierenden Signale aus einem Leuchtdichtesignal
oder, falls eine Farbfernsehkamera verwendet wird, aus einem oder mehreren Farbvideosignalen
erfolgen.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Anzahl der
aus der gleichen Fernsehbildabtastung gewonnenen Korrelationssignale nicht auf zwei
beschränkt ist. So ist es beispielsweise möglich,. Paare von Bildbereichen in zueinander
senkrechten Richtungen vorzusehen und durch Korrelation der daraus gewonnenen Signalpaare
die Geschwindigkeiten in den beiden Richtungen gleichzeitig zu messen.
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Infolge dieser vorteilhaften Eigenschaften ist das erfindungsgemäße
Verfahren außerordentlich vielseitig und anpassungsfähig; dabei ist es besonders
vorteilhaft, daß alle änderungen und Anpassungen ohne Eingriff in den mechanischen
und optischen Aufbau auf rein elektronischem Wege vorgenommen werden können.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens nach
der Erfindung sowie bevorzugte Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung
des Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 das Prinzipschema einer Anlage zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung,
Fig. 2 das Blockschaltbild der Signalverarbeitungsschaltung der Anlage von Fig.
1, Fig. 3 ein Diagramm des abgetasteten Fernsehbildes zur Erläuterung der Funktionsweise
der Signalverarbeitungsschaltung von Fig. 2, Fig. 4 Diagramme zur Erläuterung der
Beeinflussung der Übertragungsfunktion einer Blende, Fig. 5 das Schaltbild einer
Ausführungsform der Signalverarbeitungsschaltung für eine digitale Signalverarbeitung,
Fig. 6 das Schaltbild einer Ausführungsform der Signalverarbeitungsschaltung für
eine analoge Signalverarbeitung, Fig. 7 ein Diagramm des abgetasteten Fernsehbildes
mit einer anderen Anordnung von zwei Bildbereichen und Fig. 8 ein Diagramm des abgetasteten
Fernsehbildes mit einer Anordnung von vier Bildbereichen.
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Fig. 1 zeigt eine Anordnung zur berührungslosen Messung der Geschwindigkeit
eines Materialbandes 1, das sich auf Förderrollen 2 in der Pfeilrichtung mit der
Geschwindigkeit v bewegt. Das Materialband 1 kann beispielsweise ein gewalztes,
rotglühendes Stahlblech in einer Walzstraße oder ein Fließglasband sein. Für die
berührungslose Geschwindigkeitsmessung wird die Tatsache ausgenutzt, daß die Oberfläche
des Materialbandes infolge der immer vorhandenen Unregelmäßigkeiten nicht gleichförmig
hell leuchtet, sondern zufällige Helligkeitsstrukturen aufweist. Die angewendete
berührungslose Geschwindigkeitsmessung beruht auf dem Prinzip, zwei in einem genau
bekannten Abstand D voneinander liegende Flächenbereiche Fyt Fx an der Oberfläche
des Materialbandes 1 optisch abzutasten, für jeden Flächenbereich ein elektrisches
Signal y(t) bzw. x(t) zu bilden, das eine optische Eigenschaft des Flächenbereichs,
beispielsweise die mittlere Helligkeit, als Funktion der Zeit darstellt und-die
Kreuzkorrelationsfunktion zwischen diesen Signalen zu bilden.
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Die dem Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion entsprechende Zeitverschiebung
zwischen den korrelierten Signalen ist dann gleich der Zeit, die das Materialband
zum Zurücklegen der Strecke D benötigt. Da die Strecke D genau bekannt ist, läßt
sich aus dieser Zeitverschiebung die Geschwindigkeit v berechnen.
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Eine Fernsehkamera 3 ist so angeordnet, daß sie ein Fernsehbild der
Oberfläche des Materialbandes 1 aufnimmt, das die beiden Flächenbereiche Fx und
Fy enthält. Das Fernsehbild kann auf einem Monitor 4 wiedergegeben werden, doch
ist dies für die Geschwindigkeitsmessung nicht notwendig. Bei vielen industriellen
Prozessen ist jedoch bereits eine Fernsehüberwachungsanlage mit Kamera und Monitor
vorhanden, die
dann zusätzlich zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung
ausgenutzt werden kann.
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Auf dem Bildschirm des Monitors 4 sind zwei Bildbereiche B und Bx
angedeutet, welche die Abbildungen der Flächeny bereiche Fy, Fx sind. Diese Abbildungen
sind jedoch normalerweise in dem wiedergegebenen Fernsehbild nicht sichtbar, denn
es handelt sich nur um gedachte Bereiche des Fernsehbildes.
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Falls erwünscht, wäre es allerdings möglich, in das Fernsehbild Markierungen
einzublenden, um die Lage der Bildbereiche B und Bx darzustellen.
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y Als Beispiel ist angenommen, daß die Bildbereiche B und Bx y (und
somit auch die Flächenbereiche F und Fx Rechtecke gleiy cher Größe sind, die in
der Horizontalablenkrichtung jeweils einen mittleren Abschnitt der Bildzeilen einnehmen.
In vertikaler Richtung erstreckt sich jeder Bildbereich über eine größere Anzahl
von Zeilen des Fernsehbildes, und die beiden Bildbereiche liegen voneinander in
einem Abstand d, der der Abbildung des Abstandes D der Flächenbereiche Fy und Fx
im gewählten Abbildungsmaßstab entspricht. Der Abstand d ist als der Abstand zwischen
den horizontalen Mittelachsen der beiden rechteckigen Bildbereiche By und sx definiert.
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Eine Signalverarbeitungsschaltung 5 empfängt am Eingang 5a das von
der Fernsehkamera 3 abgegebene Videosignal VID, das auch dem Monitor 4 zugeführt
wird. Dieses Videosignal ist in bekannter Weise aus Bildsignal, Austastsignal und
Synchronsignal zusammengesetzt. Zur Vereinfachung wird angenommen, daß die Fernsehkamera
3 eine Schwarz-Weiß-Kamera ist,
so daS das Bildsignal ein reines
Leuchtdichtesignal ist. Das Synchronsignal enthält insbesondere die Horizontal-Synchronimpulse
und die Vertikal-Synchronimpulse.
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Mit Hilfe einer Eingabevorrichtung 6 werden der Signalverarbeitungsschaltung
5 Informationen zugeführt, die für die horizontalen und vertikalen Abmessungen der
beiden Bildbereiche By und sx sowie den Abstand d zwischen diesen Bildbereichen
kennzeichnend sind. Die Signalverarbeitungsschaltung 5 erzeugt aufgrund dieser Informationen
aus dem von der Fernsehkamera gelieferten Videosignal VID die beiden zu korrelierenden
Signale y(t) und x(t). Diese Signale werden an zwei Ausgängen 5b, 5c abgegeben,
an die ein Korrelator 7 angeschlossen ist, der die Kreuzkorrelationsfunktion ermittelt.
Ein an den Korrelator 7 angeschlossenes Auswertegerät 8 untersucht die Kreuzkorrelationsfunktion
auf ein Maximum, stellt die entsprechende Verschiebungszeit fest und berechnet aus
dieser Verschiebungszeit sowie aus dem eingestellten Abstand d die gesuchte Geschwindigkeit
v.
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Fig. 2 zeigt das Prinzipschema einer möglichen Ausführungsform der
Signalverarbeitungsschaltung 5. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Bestimmung
der Grenzen der Bildbereiche By und Bx in vertikaler Richtung durch Abzählung der
Bildzeilen des Fernsehrasters und in horizontaler Richtung durch Abzählen von Bildpunkten
entlang den Bildzeilen; Das am Eingang 5a anliegende Videosignal VID wird einerseits
einerGewichtungs-und Summierschaltung 10 und andrerseits einer Synchrontrennstufe
11 zugEführt. Die Synchrontrennstufe 11 trennt von dem Videosignal VID die Horizontal-Synchronimpulse
IH und die Vertikal-Synchronimpulse IV ab und gibt diese an getrennten Ausgängen
11a bzw. 11b ab.
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Die am Ausgang 11a abgegebenen Horizontal-Synchronimpulse IH werden
dem Synchronisiereingang eines Bildpunktimpulsgenerators 12 zugeführt. Dieser erzeugt
kurze Impulse Ip, deren Folgefrequenz fp ein Vielfaches der Folgefrequenz H der
Horizontal-Synchronimpulse IH ist, so daß gilt: fp = K fH.
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Diese kurzen Bildpunktimpulse fp sind durch die Horizontal-Synchronimpulse
IH so synchronisiert, daß sie eine definierte zeitliche Lage in bezug auf die Horizontal-Synchronimpulse
einnehmen. Der Bildpunktimpulsgenerator 12 erzeugt also in jeder Zeileperiode die
gleiche Anzahl K von Bildpunktimpulsen Ip, die in allen Bildzeilen die gleichen
Lagen haben.
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Würde man die Bildpunktimpulse Ip im Fernsehbild sichtbar machen,
so wären sie in parallelen vertikalen Reihen angeordnet. Jeder Bildpunktimpuls Ip
bestimmt somit einen definierten räumlichen Punkt in einer Zeile des Fernsehbildes
und einen definierten Zeitpunkt innerhalb der Zeilenperiode. Der Faktor K bestimmt
die Auflösung des Bildes in horizontaler Richtung für die Signalverarbeitung.
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An den Ausgang des Bildpunktimpulsgenerators 12 ist der Takteingang
13a eines Zählers 13 angeschlossen. Ein Nullstelleingang 13b des Zählers 13 empfängt
die Horizontal-Synchronimpulse IH vom Ausgang 11a der Synchrontrennstufe 11, so
daß der Zähler 13 am Beginn jeder Zeilenperiode auf Null gestellt wird. Der Zähler
13 zählt somit die Bildpunktimpulse Ip in jeder Zeile von Null an. Die Zählkapazität
des Zählers 13 ist natürlich mindestens so groß wie die Anzahl der in einer Zeilenperiode
erzeugten Bildpunktimpulse.
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Der Augenblicks-Zählerstand des Zählers 13 ist jederzeit an einer
Gruppe von Ausgängen 13c in Form einer mehrstelligen
Signalcodegruppe
verfügbar. Die Ausgänge 13c sind mit entsprechenden Eingängen eines Komparators
14 verbunden. Eine zweite Gruppe von Eingängen des Komparators 14 ist mit entsprechenden
Ausgängen eines Horizontaladressenregisters 15 verbunden. In das Horizontaladressenregister
15 können zwei Horizontaladressen, die bestimmten Zählerständen des Zählers 13 entsprechen,
mit Hilfe der Eingabevorrichtung 6 (Fig. 1) eingegeben werden. Der Komparator 14
ist so ausgebildet, daß er an seinem Ausgang 14a ein Freigabesignal zu der Gewichtungs-
und Summierschaltung 10 liefert, wenn der Zählerstand des Zählers 13 zwischen den
beiden im Horizontaladressenregister 15 stehenden Horizontaladressen liegt. Die
Gewichtungs- und Summierschaltung 10 empfängt außerdem die Bildpunktimpulse Ip für
die Taktsteuerung ihres Betriebs.
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An den Ausgang der Gewichtungs- und Summierschaltung 10 sind parallel
zwei weitere Gewichtungs- und Summierschaltungen 20, 21 angeschlossen.
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Ein zweiter Zähler 22 empfängt am Zähleingang 22a die Horizontal-Synchronimpulse
IH und an einem Nullstelleingang 22b die Vertikal-Synchronimpulse Iv. Der Zähler
22 wird somit am Beginn jeder Fernsehbildabtastung auf Null zurückgestellt, und
er zählt dann die Dildzeilen von Null an.
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Der Augenblicks-Zählerstand des Zählers 22 ist jederzeit an einer
Gruppe von Ausgängen 22c in Fornl einer mehrstelligen Singalcodegruppe verfügbar.
Die Ausgänge 22c sind parallel mit entsprechenden Eingängen von zwei Komparatoren
23 und 25 verbunden. Eine zweite Gruppe von Eingängen des Komparators 23 ist mit
entsprechenden Ausgängen eines Vertikaladressenregisters 24 verbunden, und eine
zweite Gruppe von Eingängen des Komparators 25 ist mit entsprechenden Ausgängen
eines weiteren Vertikaladressenregisters 26 verbunden. In jedes der beiden Vertikaladressenregister
26 und 26 können zwei Vertikaladressen, die bestimmten Zählerständen des Zählers
22 entsprechen, mit Hilfe der Eingabevorrichtung 6 eingegeben
werden.
Jede der beiden Komparatoren 23 und 25 ist so ausgebildet, daß er an seinem Ausgang
ein Freigabesignal liefert, wenn der Zählerstand des Zählers 22 zwischen den beiden
Vertikaladressen liegt, die im zugehörigen Vertikaladressenregister 24 bzw. 26 stehen.
Das am Ausgang 23a des Komparators 23 gelieferte Freigabesignal wird an die Gewichtungs-
und Summierschaltung 20 angelegt, und das am Ausgang 25a des Komparators 25 gelieferte
Freigabesignal wird an die Gewichtungs- und Summierschaltung 21 angelegt. Die Gewichtungs-
und Summierschaltungen 20 und 21 empfangen außerdem die Horizontal-Synchronimpulse
IH für die Taktsteuerung ihres Betriebs.
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An den Ausgang der Gewichtungs-und Summierschaltung 20 ist eine Abtast-
und Halteschaltung (Sample & Hold") 27 angeschlossen, und an den Ausgang der
Wichtungs- und Summierschaltung 21 ist eine Abtast- und Halte schaltung 28 angeschlossen.
Die beiden Abtast- und Halteschaltungen 27, 28 werden durch die Vertikal-Synchronimpulse
IV gesteuert. Der Ausgang der Abtast- und Halteschaltung 27 ist mit der Ausgangsklemme
5b der Signalverarbeitungsschaltung 5 verbunden, an der das Signal y(t) abgegeben
wird, und der Ausgang der Abtast- und Halteschaltung 28 ist mit der Ausgangsklemme
5c verbunden, an der das Signal x(t) abgegeben wird.
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Die Funktionsweise der Schaltung von Fig. 2 soll mit Hilfe des Diagramms
von Fig. 3 erläutert werden, das sehr schematisch die Lage der Bildbereiche By und
Bx in dem Fernsehbild zeigt.
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Es ist angenommen, daß das Fernsehraster aus n Zeilen besteht, die
mit Z1 bis Zn numeriert sind. Weiterhin ist angenommen, daß jede Zeile in q Bildpunkte
unterteilt ist, die mit P1 bis Pq numeriert sind.
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Die beiden Bildbereiche B und Bx erstrecken sind in horizony taler
Richtung jeweils vom Bildpunkt Pk bis zum Bildpunkt Pm.
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Der Bildbereich B erstreckt sich in vertikaler Richtung von y der
Zeile Z. bis zur Zeile Z.. Der Bildbereich B erstreckt 1 3 x sich in vertikaler
Richtung von der Zeile Zk bis zur Zeile Zm Die Anzahl der Zeilen zwischen den Zeilen
Z. und Zj ist gleich 1 3 der Anzahl der Zeilen zwischen den Zeilen Zk und Zm' so
daß die beiden Bildbereiche By und Bx auch in vertikaler Richtung die gleiche Ausdehnung
haben. Demzufolge ist der Abstand zwischen den Zeilen Zi und Zk sowie der Abstand
zwischen den Zeilen Z. und Zm jeweils gleich dem Abstand d zwi-3 schen den horizontalen
Mittelachsen der beiden Bildbereiche.
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Vor der Inbetriebnahme der Schaltung von Fig. 2 werden die Bildpunktnummern
Pk und Pm mit Hilfe der Eingabevorrichtung 6 in das Horizontaladressenregister 15
als Horizontaladressen eingegeben. Die ZeilennummernZ. und Zj werden in das Vertikal-1
3 adressenregister 24 eingegeben, und die Zeilennummern Zk und Zm werden in das
Vertikaladressenregister 26 eingegeben. Die Inhalte der Adressenregister 15, 24
und 26 bleiben unverändert, solange die Lage und Ausdehnung der Bildbereiche By
und By nicht geändert werden sollen.
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Am Beginn der Abtastung eines Fernsehbildes wird der Zähler 22 durch
den von der Synchrontrennstufe 11 abgegebenen Vertikal-Synchronimpuls IV auf Null
zurückgestellt. Der erste auf den Vertikal-Synchronimpuls IV folgende Horizontal-Synchronimpuls
IH bringt den Zähler 22 in den Zähler stand 1 und stellt gleichzeitig den Zähler
13 auf Null zurück. Der Zählerstand des Zählers 22 zeigt somit die Abtastung der
ersten Bildzeile Z1 an.
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Im Verlauf der Abtastung der Zeile Z zählt der Zähler 13 die vom Bildpunktimpulsgenerator
12 abgegebenen Bildpunktimpulse Ip. Beim Erreichen des Zählerstands Pk stellt der
Komparator
14 die Koinzidenz mit der ersten im Horizontaladressenregister
15 gespeicherten Horizontaladresse fest. Er liefert somit zur Gewichtungs- und Summierschaltung
10 ein Freigabesignal, das bestehen bleibt, bis der Zähler 13 den Zählerstand Pm
erreicht hat, der der zweiten im Horizontaladressenregister 15 gespeicherten Horizontaladresse
entspricht.
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Nach dem Überschreiten des Zählerstands Pm stellt der Komparator 14
fest, daß der Zählerstand des Zählers 13 nicht mehr zwischen den beiden gespeicherten
Horizontaladressen liegt, und er liefert kein Freigabesignal mehr zu der Gewichtungs-
und Summierschaltung 10.
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Während der Dauer, in der die Gewichtungs- und Summierschaltung 10
ein Freigabesignal vom Komparator 14 empfängt, führt sie eine fortlaufende Summierung
des vom Eingang 5a kommenden Videosignals VID durch, gegebenenfalls mit einer Gewichtung
durch Multiplikation mit Gewichtungskoeffizienten, die sich entlang der Bildzeile
nach einer gewünschten Übertragungsfunktion ändern, wie später noch genauer erläutert
wird. Am Ende der Abtastung der Zeile Z1 steht dann im Speicher der Gewichtungs-
und Summierschaltung 10 ein Zeilenmittelwert, der der gewichteten Mittelung der
Helligkeit aller zwischen den Bildpunkten Pk und Pm der Zeile Z1 liegenden Bildpunkte
entspricht. Dieser gewichtete Zeilenmittelwert wird am Ende der Zeilenabtastung
am Ausgang der Gewichtungs- und Summierschaltung 10 abgegeben.
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Der gleiche Vorgang wiederholt sich bei der Abtastung jeder folgenden
Zeile, wobei jeweils am Beginn der Zeilenabtastung der Horizontal-Synchronimpuls
1H den Zähler 13 auf Null zurückstellt und gleichzeitig den Zähler 22 um eine Einheit
weiterschaltet, so daß dessen Zählerstand jeweils die Nummer der gerade abgetasteten
Zeile angibt. Am Ausgang der Gewichtungs
- und Summierschaltung
10 erscheinen somit der Reihe nach die (gegebenenfalls gewichteten) Zeilenmittelwerte
für die nacheinander abgetasteten Zeilen.
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Bis zu dem Zeitpunkt, in welchem der Zählerstand des Zählers 22 die
Zeilennummer Z. erreicht, gibt keiner der beiden Komparatoren 23 und 25 ein Freigabesignal
ab, so daß die beiden Gewichtungs- und Summierschaltungen 20 und 21 inaktiv bleiben.
Die bis dahin von derGewichtungs-und Summierschaltung 10 gelieferten Zeilenmittelwerte
werden daher nicht verwertet.
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Wenn der Zählerstand des Zählers 22 die Zeilennummer Z. erreicht,
stellt der Komparator 23 die Koinzidenz mit der ersten im Vertikaladressenregister
24 gespeicherten Vertikaladresse fest. Er liefert daher am Ausgang 23a ein Freigabesignal,
das bestehen bleibt, bis der Zähler 22 den Zählerstand Z. erreicht, der der zweiten
im Vertikaladres-3 senregister 24 gespeicherten Vertikaladresse entspricht.
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Während dieses Zeitintervalls führt daher die Gewichtungs-und Summierschaltung
20 eine fortlaufende Summierung der von der Gewichtungs- und Summierschaltung 10
gelieferten Zeilenmittelwerte durch, gegebenenfalls wiederum mit einer Gewichtung
durch Multiplikation mit Gewichtungskoeffizienten, die sich von Zeile zu Zeile entsprechend
der gewünschten Übertragungsfunktion ändern können. Diese Summierung wird beendet,
wenn der Zählerstand des Zählers 22 die Zeilennummer Z. überschreitet. Im Speicher
der Gewichtungs- und 3 Summierschaltung 20 steht dann ein Bereichsmittelwert, der
der gewichteten Mittelung der Helligkeit aller im Bildbereich B enthaltenen Bildpunkt
entspricht.
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y In dem Zeitraum, in welchem der Zähler stand des Zählers 22 zwischen
den Zeilennummern Zj und Zk liegt, werden die von der 3 Zk
Gewichtungs-
und Summierschaltung 10 gelieferten Zeilenmittelwerte erneut ignoriert, da keiner
der beiden Komparatoren 23 und 25 ein Freigabesignal liefert.
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Wenn der Zählerstand des Zählers 22 die Zeilenadresse Zk erreicht,
stellt der Komparator 25 die Koinzidenz mit der ersten im Vertikaladressenregister
26 gespeicherten Vertikaladresse fest. Er liefert somit am Ausgang 25a ein Freigabesignal,
das die Gewichtungs- und Summierschaltung 21 aktiviert und bestehen bleibt, bis
der Zähler 22 den Zählerstand Zm erreicht hat, der der zweiten im Vertikaladressenregister
gespeicherten Vertikaladresse entspricht. Während der Dauer dieses Freigabesignals
führt die Gewichtungs- und Summierschaltung 21 eine gewichtete Summierung der von
der Gewichtungs- und Summierschaltung 10 gelieferten Zeilenmittelwerte in der gleichen
Weise durch, wie dies zuvor für die Gewichtungs- und Summierschaltung 20 beschrieben
worden ist.
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Am Ende der Abtastung der Zeile Zm steht somit im Speicher der Gewichtungs-
und Summierschaltung 21 ein Bereichsmittelwert, der der gewichteten Mittelung der
Helligkeit aller im Bildbereich Bx liegenden Bildpunkte entspricht.
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Beim Beginn der nächsten Fernsehbildabtastung löst der Vertikal-Synchronimpuls
IV die Ubernahme der in den Gewichtungs-und Summierschaltungen 20 und 21 stehenden
Bereichsmittelwerte in die Abtast- und Halteschaltungen 27, 28 aus. Sie stehen dann
an den Ausgängen 5b, 5c für die Dauer der nächsten Fernsehbildabtastung zur Verfügung.
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Die in den aufeinanderfolgenden Fernsehbildabtastungen an den Ausgängen
5b und 5c nacheinander erscheinenden Bereichsmittelwerte stellen somit zeitlich
veränderliche Signale y(t) bzw. x(t) dar, die die gleichen Eigenschaften wie Signale
haben,
die unter Verwendung von zwei im Abstand D angeordneten optischen Sensoren erhalten
werden, die die Oberfläche des M terialbandes 1 unter Einfügung von optischen Blenden
abtasten, deren Öffnungen den Flächenbereichen Fy bzw. Fx entsprechen, wobei die
optischen Sensoren so beschaffen sind, daß sie Signale liefern, die dem Mittelwert
der Helligkeit des gesamten erfaßten Flächenbereichs entsprechen. Bei der dargestellten
und beschriebenen Anordnung sind aber diese Blenden und Sensoren nicht wirklich
vorhanden, sondern lediglich durch die Bereiche B und Bx des Fernsehbildes virtuell
dargestellt. Dies y ergibt eine Reihe von ganz erheblichen Vorteilen gegenüber der
Verwendung wirklicher Blenden und Sensoren. Insbesondere können die Lage und Größe
der virtuellen Blenden und der Abstand der Sensoren jederzeit sehr einfach dadurch
geändert werden, daß andere Horizontal- und Vertikaladressen in die Adressenregister
15, 24 und 25 eingegeben werden. Es ist sogar möglich, den Abstand D der Sensoren
in Abhängigkeit vom Ergebnis der Korrelationsrechnung fortlaufend zu ändern. Bei
Korrelationssensoren gibt es nämlich je nach den Eigenschaften des Prozessors und
der Sensoren einen optimalen Sensorabstand.
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Die beschriebene Anordnung bietet die Möglichkeit, durch automatische
Änderung der gespeicherten Horizontal- und Vertikaladressen den Sensorabstand laufend
an seinen optimalen Wert anzupassen.
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Von besonderem Vorteil ist die Möglichkeit, die Ubertragungseigenschaften
des Systems durch die vorgenommene Gewichtung zu beeinflussen und bei Bedarf zur
Anpassung an sich ändernde Verhältnisse zu verändern. Dies sei an Hand eines in
Fig. 4 dargestellten Beispiels erläutert. Fig. 4a zeigt eine Blende 30, mit deren
Hilfe die Oberfläche eines Materialbands 31 abgetastet wird, das sich mit der Geschwindigkeit
v bewegt. Die Blende 30 ist durch einen rechteckigen Ausschnitt in einer
lichtundurchlässigen
Platte gebildet. Das Diagramm von Fig. 4b stellt den Durchlaßgrad (Transmissionsgrad)
T der Blende 30 als Funktion des Weges s in der Bewegungsrichtung des Materialbands
31 dar. Der Durchlaßgrad X ist eine Rechteckkurve, die am Ort der lichtundurchlässigen
Platte den Wert Null und im Ausschnitt den Wert 100% hat. Die Ubertragungseigenschaften
einer solchen rechteckförmigen Blende werden durch die Spaltfunktion sin x/x beschrieben,
die im Diagramm von Fig. 4c dargestellt ist. Ein Muster mit einem bestimmten, durch
die Mustergeometrie und die Geschwindigkeit definierten Frequenzspektrum wird durch
diese Übertragungsfunktion der Blende in seinem Frequenzspektrum verändert. Bei
korrelativen Meßsystemen ist es jedoch vorteilhaft, wenn das Spektrum möglichst
weiß ist, d.h. wenn bis zu einer oberen Grenzfrequenz alle Frequenzen mit gleicher
Signalleistung vorkommen. Eine günstige Beeinflussung durch die Blende wird erreicht,
wenn die Übertragungsfunktion der Blende nicht den sin x/x-Verlauf von Fig 4c hat,
sondern bis zu einer oberen Grenzfrequenz konstant ist, wie im Diagramm von Fig.
4f dargestellt ist. Dies setzt aber eine Stoßantwort der Blende nach einer sin x/x-Funktion
voraus, d.h. die Blende muß die Helligkeitswerte entsprechend der Funktion sin x/x
bewerten. Dies läßt sich, wie in Fig. 4d dargestellt ist, dadurch erreichen, daß
in eine rechteckige Blende 32 eine als Graufilter wirkende Folie 33 eingelegt wird,
deren Durchlaßgrad sich nach der Funktion sin x/x ändert, wobei auch das Material
der Blendenplatte einen von Null verschiedenen Durchlaßgrad hat, so daß die im Diagramm
von Fig. 4e dargestellte Kurve des Durchlaßgrads T als Funktion des Weges s erhalten
wird.
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Eine solche Beeinflussung der Übertragungsfunktion der "virtuellen
Blenden" kann bei der Schaltung von Fig. 2 auf sehr einfache Weise rein elektrisch
durch die durchgeführte Gewichtung
erreicht werden. Bei der Anordnung
von Fig. 4d ändert sich der Durchlaß grad der Blende nur in der Bewegungsrichtung
des Materialbandes, die der Vertikalablenkrichtung des Fernsehbildes bei der Anordnung
von Fig. 1 entspricht. Dagegen ist der Durchlaßgrad quer zur Bewegungsrichtung,
also in der Horizontalablenkrichtung, konstant. Die Durchlaßkurve von Fig. 4e kann
daher allein durch eine Gewichtungpder Zeilen mittelwerte in den Gewichtungs- und
Summierschaltungen 20 und 21 erzielt werden, ohne daß eine Gewichtung in der Zeilenrichtung
in der Gewichtungs- und Summierschaltung 10 erfolgt.
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Natürlich ist es durch die Gewichtung in der Anordnung von Fig. 2
leicht möglich, der Blendenübertragungsfunktion jeden anderen gewünschten Verlauf
zu geben, z.B. nach Art eines Hochpasses, um hochfrequente Anteile stärker hervorzuheben.
Wenn sowohl eine Gewichtung in der Zeilenrichtung (in der Gewichtungs- und Summierschaltung
10) als auch eine Gewichtung in der Vertikalablenkrichtung (in den Gewichtungs-
und Summierschaltungen 20 und 21) vorgenommen wird, erzielt man eine zweidimensionale
Beeinflussung der optischen Übertragungsfunktion, die in gewissen Anwendungsfällen
erwünscht sein kann. Eine solche zweidimensionale optische Übertragungsfunktion
könnte auf der optischen Seite nur sehr schwierig und mit erheblichem Aufwand erzeugt
werden. Es wäre auch nur schwer möglich, eine solche optisch bestimmte Übertragungsfunktion
nachträglich zu ändern. Dagegen kann bei der Anordnung von Fig. 2 die Ubertragungsfunktion
jeder virtuellen Blende einfach durch Änderung der Gewichtungsfaktoren jederzeit
geändert werden.
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Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Signalverarbeitungsschaltung
5, die für eine digitale Signalverarbeitung ausgebildet ist. Diese Ausführungsform
eignet sich besonders gut für eine Realisierung durch einen geeignet programmierten
Mikrocomputer.
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Zur Vereinfachung ist in Fig. 5 nur der Teil der Schaltung dargestellt,
der zur Erzeugung des Signals y(t) dient, das dem Bildfeld By entspricht. Die Erweiterung
der Schaltung um die für die Erzeugung des Signals x(t) zusätzlich erforderlichen
Schaltungsteile ist aufgrund der Darstellung von Fig. 2 ohne weiteres ersichtlich.
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In Fig. 5 sind wieder die folgenden Schaltungsbestandteile von Fig.
2 dargestellt: - die Synchrontrennstufe 11; - der Bildpunktimpulsgenerator 12; -
der Zähler 13; - der Komparator 14; - das Horizontaladressenregister 15; - der Zähler
22; - der Komparator 23; - das Vertikaladressenregister 24.
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Diese Schaltungsbestandteile ergeben die gleiche Funktionsweise, wie
sie zuvor anhand von Fig. 2 erläutert wurde.
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Das vom Eingang 5a kommende Videosignal VID wird einer Abtastschaltung
40 zugeführt, die durch die vom Bildpunktimpulsgenerator 12 gelieferten Bildpunktimpulse
Ip gesteuert wird.
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Die Abtastschaltung 40 entnimmt aus dem Videosignal VID für jeden
Bildpunkt einen analogen Abtastwert. Der Ausgang der Abtastschaltung 40 ist mit
dem Eingang eines Analog/Digital-Umsetzers 41 verbunden, der jeden analogen Abtastwert
in eine digitale Codegruppe umsetzt, die ein Bildpunktsignal darstellt.
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Die Ausgänge des Analog/Digital-Umsetzers 41 sind mit der ersten Eingangsgruppe
eines schnellen Multiplizierers 42 verbunden. Die zweite Eingangsgruppe des schnellen
Multiplizierers 42 ist mit den Leseausgängen einer Speicheranordnung
43
verbunden, in der die Gewichtungskoeffizienten für horizontale Gewichtung gespeichert
sind.
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Eine Besonderheit der dargestellten Schaltung besteht darin, daß die
den Zählerstand des Zählers 13 darstellenden Signale, die am Ausgang 13c verfügbar
sind, unmittelbar für die Adressierung der gespeicherten Gewichtungskoeffizienten
in der Speicheranordnung 43 verwendet werden. Sobald die Speicheranordnung 43 durch
das Ausgangssignal des Komparators 14 freigegeben ist, wird für jede vom Zähler
13 gelieferte Bildpunktadresse in der Speicheranordnung 43 der zugeordnete Gewichtungskoeffiezient
abgelesen und dem Multiplizierer 42 zugeführt. Der Multiplizierer-42 multipliziert
das vom Analog/Digital-Umsetzer 41 gelieferte digitale Bildpunktsignal mit dem von
der Speicheranordnung 43 abgegebenen zugehörigen Gewichtungskoeffizienten und liefert
somit am gang ein gewichtetes digitales Bildpunktsignal. Ein an die-Ausgänge des
Multiplizierers 42 angeschlossener Summierspeicher 44 summiert die im Verlauf einer
Zeilenabtastung erhaltenen gewichteten digitalen Bildpunktsignale zu einem gewichteten
digitalen Zeilenmittelwert.
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Um zu vermeiden, daß bei einer Änderung der Lage und/oder Ausdehnung
des Bildfeldes By die in der Speicheranordnung 43 gespeicherten Gewichtungskoeffizienten
geändert oder neu eingeordnet werden müssen, können die Ausgangssignale des Horizontaladressenregisters
15 ebenfalls der Speicheranordnung 43 zugeführt und dort zur Adressenmodifikation
verwendet werden.
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Die digitalen Schaltungen 41, 42 und 44 werden durch die Bildpunktimpulse
Ip taktgesteuert.
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Am Ende jeder Zeilenabtastung wird der im Summierspeicher 44 gebildete
digitale Zeilenmittelwert unter Steuerung durch den
nächsten Horizontal-Synchronimpuls
IH abgelesen und zu der ersten Eingangsgruppe eines schnellen Multiplizierers 45
übertragen. Die zweite Eingangsgruppe des schnellen Multiplizierers 45 ist mit den
Leseausgängen einer Speicheranordnung 46 verbunden, in der die Gewichtungskoeffizienten
für die vertikale Gewichtung gespeichert sind. Die Adressierung der Speicheranordnung
46 erfolgt durch die den Zählerstand darstellenden Ausgangssignale des Zählers 22,
gegebenenfalls mit Adressenmodifikation durch die Ausgangssignale des Vertikaladressenregisters
24. Der schnelle Multiplizierer 45 multipliziert somit jeden von der Summierschaltung
44 gelieferten gewichteten digitalen Zeilenmittelwert mit dem der betreffenden Zeile
zugeordneten Gewichtungskoeffizienten.
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Die Ausgangssignale des schnellen Multiplizierers 45 werden den Eingänge
eines digitalen Summierspeichers 47 zugeführt, der die nacheinander erhaltenen,
zweifach gewichteten Zeilenmittelwerte zu einem Bereichsmittelwert summiert. Die
digitalen Schaltungen 45 und 47 werden durch die Horizontal-Synchronimpulse IH taktgesteuert.
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Am Ende jeder Bildabtastung wird der Summierspeicher 47 durch den
nächsten Vertikal-Synchronimpuls IV abgelesen. Die Ausgänge des Summierspeichers
47 sind mit einem Digital/Analog-Umsetzer 48 verbunden, der am Ende jeder Biidabtastung
den im Summierspeicher 47 gebildeten Bereichsmittelwert empfängt und in einen Analogwert
umsetzt, der das Signal y(t) darstellt. An den Ausgang des Digital/Analqg-Umsetzers
48 kann die Abtast- und Halteschaltung 27 von Fig. 2 angeschlossen sein.
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Wenn der Korrelator 7 (Fig. 1) für die Verarbeitung von digitalen
Signalen ausgebildet ist, kann der Digital/Analog-Umsetzer 48 fortgelassen werden
und die Abtast- und Halte schaltung 27 durch ein digitales Speicherregister ersetzt
werden.
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Eine Abänderung der in Fig. 5 dargestellten Schaltung kann darin bestehen,
daß die Adressenregister 15, 24 -und die Komparatoren 14, 23 entfallen und die Abgrenzung
der zu erfassenden Bildbereiche unmittelbar durch die Speicheranordnungen 43 und
46 erfolgt. Zu diesem Zweck ist es nur erforderlich, daß an allen Speicheradressen,
die Bildpunkten bzw. Zeilen zugeordnet sind, die außerhalb der zu erfassenden Bildbereiche
liegen, der Gewichtungsfaktor "Null" gespeichert wird.
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Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Signalverarbeitungsschaltung
5, die für eine Analogverarbeitung der Signale ausgebildet ist. Zur Vereinfachung
ist wieder nur der zur Erzeugung des Signals y(t) dienende Schaltungsteil dargestellt.
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Die Synchrontrennstufe 11, der Bildpunktimpulsgenerator 12, die Zähler
13 und 22, die Komparatoren 14 und 23, die Adressenregister 15 und 24 sowie die
Abtast- und Halteschaltung 27 haben den gleichen Aufbau und die gleiche Funktionsweise
wie bei der Anordnung von Fig. 2.
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Das am Eingang 5a anliegende Videosignal VID wird dem Signaleingang
60a eines Analog-Schieberegisters 60 zugeführt. Ein solches Schieberegister, das
beispielsweise in Form einer ladungsgekoppelten Schaltung (CCD) ausgebildet ist,
hat bekanntlich die Eigenschaft, aus einem am Signaleingang anliegenden Analogsignal
unter Steuerung durch ein Taktsignal analoge Abtastwerte zu entnehmen und im Takt
des Taktsignals durch die Registerstufen zu verschieben. Die Taktsteuerung des Analog-Schieberegisters
60 erfolgt durch die vom Bildpunktimpulsgenerator 12 gelieferten Bildpunktimpulse,
die dem Takteingang 60b über einen Schalter 61 zugeführt werden, der durch das vom
Komparator 14 gelieferte Freigabesignal gesteuert wird. Anstelle eines Analog-Schieberegisters
kann auch jede andere Art einer Laufzeitkette mit gestaffelten Abgriffen verwendet
werden
Das Analog-Schieberegister 60 hat eine Stufenzahl, die gleich
der Anzahl der Bildpunkte einer Bildzeile ist, die in den zu erfassenden Bildbereich
fallen. Für jede Registerstufe ist ein getrennter Ausgang vorhanden, an dem der
Stufeninhalt verfügbar ist. An jeden Stufenausgang des Analog-Schieberegisters 60
ist ein Gewichtungsglied 62 angeschlossen, das eine Gewichtung des in der Registerstufe
stehenden analogen Abtastwerts mit einem vorbestimmten Gewichtungsfaktor vornimmt.
Die auf diese Weise gewichteten Ausgangssignale des Analog-Schieberegisters 61 werden
einem Summierverstärker 63 zugeführt.
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Der Ausgang des Summierverstärkers 63 ist mit dem Signalen gang 64a
eines zweiten Analog-Schieberegisters 64 verbunden.
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Die Takt steuerung des Analog-Schieberegisters 64 erfolgt durch die
Horizontal-Synchronimpulse IH, die dem Takteingang 64b über einen Schalter 65 zugeführt
werden, der durch das vom Komparator 23 gelieferte Freigabesignal gesteuert wird.
Das Analog-Schieberegister 64 hat eine Stufenzahl, die der Anzahl der Bildzeilen
entspricht, die in dem zu erfassenden Bildbereich enthalten sind. Jeder Stufenausgang
des Analog-Schieberegisters 64 ist mit einem Gewichtungsglied 66 verbunden, der
eine Gewichtung des Ausgangssignals der betreffenden Register stufe mit einem vorbestimmten
Gewichtungsfaktor vornimmt. Die auf diese Weise gewichteten Ausgangssignale des
Analog-Schieberegisters 64 werden einem Summierverstärker 67 zugeführt.
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An den Ausgang des Summierverstärkers 67 ist die Abtast- und Halteschaltung
27 angeschlossen.
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Diese Anordnung arbeitet in folgender Weise: Durch das Ausgangssignal
des Komparators 14 wird der Schalter 61 geschlossen. Während der Dauer des zu erfassenden
Abschnitts jeder Bildzeile werden somit analoge Abtastwerte des Videosignals VID
im Takt der Bildpunktimpulse Ip in das Analog-Schieberegister 60 eingegeben und
darin vorgeschoben.
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Der Schalter 61 öffnet sich, wenn das vom Komparator 14 abgegebene
Freigabesignal aufhört, d.h. wenn die Bildpunktadresse Pm( Fig. 3) erreicht wird.
Dann stehen im Analog-Schieberegister 60 analoge Abtastwerte des Videosignals, die
den Bildpunkten des Zeilenabschnitts entsprechen, der in den zu erfassenden Bildbereich
By fällt.
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Der Summierverstärker 63 bildet die Summe der durch die Gewichtungsglieder
62 gewichteten analogen Abtastwerte und liefert am Ausgang einen gewichteten Zeilenmittelwert.
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Dieser Vorgang wiederholt sich in jeder der aufeinanderfolgenden Abtastzeilen.
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Der Schalter 65 wird durch das vom Komparator 23 abgegebene Freigabesignal
geschlossen. Sobald der Schalter 65 geschlossen ist, werden die vom Summierverstärker
63 gelieferten Zeilenmittelwerte in das Analog-Schieberegister 64 eingegeben und
darin im Takt der Horizontal-Synchronimpulse IH vorgeschoben. Wenn sich der Schalter
65 am Ende des vom Komparator 23 gelieferten Freigabesignals wieder öffnet, stehen
im Analog-Schieberegister 64 die Zeilenmittelwerte, die von den im Bildbereich By
enthaltenen Bildzeilen stammen.
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Jeder dieser Zeilenmittelwerte wird durch den Gewichtungsfaktor gewichtet,
der in dem zugeordneten Gewichtungsglied 66 eingestellt ist; die auf diese Weise
gewichteten Zeilenmittelwerte werden vom Summierverstärker 67 zu einem gewichteten
analogen Bereichsmittelwert summiert.
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Am Ende der Bildabtastung wird der vom Summierverstärker 67 gelieferte
Bereichsmittelwert von der Abtast- und Halteschaltung 27 übernommen. Die in den
aufeinanderfolgenden Bildabtastungen erhaltenen Bereichsmittelwerte stehen am Ausgang
der Abtast- und Halteschaltung 27 als das Signal y(t) zur Verfügung.
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Die Erfindung ist natürlich nicht auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele und Anwendungsfälle beschränkt.
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Insbesondere ist es nicht zwingend, daß die Bildbereiche By und Bx
in der Vertikalablenkrichtung im Abstand voneinander angeordnet sind. Es ist ebenso
gut möglich, sie in der Horizontalablenkrichtung im Abstand voneinander anzuordnen,
wie in Fig. 7 dargestellt ist. Sie sind dann durch vier Horizontaladressen und zwei
Vertikaladressen vollkommen definiert.
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Ferner ist die Anzahl der Bildbereiche nicht auf zwei beschränkt.
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Fig. 8 zeigt vier Bildbereiche Ba, Bb, Bc, Bd, die vertikal und horizontal
im Abstand voneinander angeordnet sind, so daß sie vier auf den Ecken eines Quadrats
angeordnete virtuelle Sensoren nachbilden. Durch paarweise Korrelation der vier
auf diese Weise erhaltenen Signale ist es möglich, gleichzeitig die Geschwindigkeit
in zwei zueinander senkrechten Richtungen durch Korrelation zu messen.
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Die Bildbereiche müssen auch nicht notwendigerweise rechteckig sein.
Andere Umrißformen der Bildbereiche können beispielsweise dadurch erhalten werden,
daß Zeilenabschnitte unterschiedlicher Länge in jedem Bildbereich adressiert werden.
Allerdings ist die Rechteckform bei einer Fernsehbildabtastung besonders einfach
zu erzielen.
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Die Bildbereiche können sich auch gegenseitig teilweise überlappen;
für die Gewinnung der zu korrelierenden Signale ist es nur erforderlich, daß sie
nicht deckungsgleich sind und daß sich ein Achsabstand definieren läßt.
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Anstelle der Leuchtdichte können auch andere optische Eigenschaften
der abgetasteten Flächenbereiche ausgewertet werden, beispielsweise bestimmte Farbanteile.
Bei Verwendung einer
Schwarz-Weiß-Fernsehkamera kann dies einfach
durch Vorschalten eines Farbfilters erreicht werden. Wenn eine Farbfernsehkamera
verwendet wird, können anstelle des Leuchtdichtesignals die drei von der Kamera
gelieferten Farbwertsignale für sich allein oder auch in vorgegebenen Mischungen
verwendet werden. Dies ist besonders dann von technischem Interesse, wenn die einzelnen
Farbanteile in einem bewegten Prozeß unterschiedliche Geschwindigkeiten haben. Solche
Probleme treten z.B. bei der Überwachung von Wolkenbildern in metereologischen Stationen
auf. Aufgrund ihres Wassergehalts besitzen Wolkenschichten eine unterschiedliche
Färbung. Durch Korrelation von Signalen, die aus den einzelnen Farbkomponenten des
Videosignals gewonnen werden, kann selektiv die Geschwindigkeit der verschiedenen
Wolkenschichten gemessen werden.
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Ähnliche Probleme treten bei der Gaschromatographie auf.
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Die Festlegung der die virtuellen Blenden bestimmenden Bildbereiche
durch Abzählen von Bildpunkten und Bildzeilen ist ebenfalls nur als Beispiel anzusehen;
hierfür kann auch jedes andere Zeitmeßverfahren angewendet werden. Eine andere Möglichkeit
zur Festlegung der Bildbereiche besteht darin, daß durch ein zeitgesteuertes kurzzeitiges
Beleuchten des Prozesses mit Hilfe einer Gasentladungs- oder Laserlichtquelle ein
auswertbares Videosignal nur in den den Bildbereichen entsprechenden Zeiten erzeugt
wird.
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Wenn eine der herkömmlichen Fernsehnorm entsprechende Fernsehkamera
verwendet wird, erhält man in jeder Halbbildperiode, also alle 20 msec, einen durch
einen Bereichsmittelwert gebildeten Abtastwert für jedes der zu kcrrelierenden Signale.
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Mit neueren Bildaufnahmeröhren, die mit größerer Geschwindigkeit arbeiten,
können wesentlich höhere Folgefrequenzen erzielt werden.
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Anstelle einer Fernsehkamera können auch andere Arten von Bildsignalgebern
verwendet werden, die ein einer Fernsehbildabtastung entsprechendes Videosignal
liefern, wie Lichtpunktabtaster oder dergleichen.
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