DE3125115A1

DE3125115A1 - "verfahren zur verfolgung eines zieles und einrichtungen zur durchfuehrung des verfahrens"

Info

Publication number: DE3125115A1
Application number: DE19813125115
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ing Schöne (grad.), 2000 Wedel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1981-06-26
Filing date: 1981-06-26
Publication date: 1983-01-20
Also published as: DE3125115C2

Description

"Verfahren zur Verfolgung eines Zieles und Einrichtungen zur
Durchführung des Verfahrens" Die ErFindung betrifft ein Verfahren zur Verfolgung eines Zieles gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist eine Einrichtung zur Erkennung und Verfolgung eines Zieles unter Verwendung eines auf das Ziel gerichteten Beobachtungsgerätes bekannt (DE-AS 25 47 798), welches aus der Bildinformation des Beobachtungagerätes das zu verfolgende Ziel durch Setzen einer Kontrastschwelle herausfiltert, laufend die Ablage des Zieles vom Zentrum des Szenenbildes in X- und Y-Richtung ermittelt und der Ablage entsprechende Stellsignale an den Stellantrieb abgibt. Es ist eine Trackereinheit vorgesehen, die eine digitale Schwellwertautomatik zur automatischen Berechnung des Schwellwertes aufweist. Der Schwellwert wird automatisch digital als einstellbarer Zwischenwert zwischen dem digital errechneten Extrem- und dem Mittelwert ermittelt.
Gemaß einem Ausführungsbeispiel der bekannten Einrichtung wird zunächst das Sensorsignal, z. 8. ein Video-Signal einer Fernsehanlage nach einer Analog/Digital-Umwandlung einer Fensterlogik zugeführt, die aus der Gesamtszene einen durch das sogenannte Fenster gegebenen Ausschnitt (um das zu verfolgende Ziel) herausnimmt. Größe und Lage des Fensters innerhalb des Gesamtbildes können durch den Bediener einstellbar sein. Mit Hilfe einer der Fensterlogik nachgeschalteten Schwellwert-Logik wird der Ausschnitt auf diejenigen Bildpunkte untersucht, die zum Ziel gerechnet werden, d.h. ober- oder unterhalb einer vom Bediener oder einer Automatik vorgegebenen Helligkeitsschwelle liegen. Jeder Objektbildpunkt fUhrtin dem der Schwellwert-Logik nachgeschalteten Schwerpunktsrechner zu einer Rechenoperation zur Berechnung der Ablage in X- und Y-Richtung. Nach jedem errechneten Sensorbild wird die aktuelle Ablage des Zielachwerpunktes in X- und Y-Richtung an den Servoantrieb abgegeben Die Ausgangssignale der Fensterlogik, der Schwellwertlogik und des Schwerpunktrechners kdnnen einer BildUberlagerungseinheit zugeführt werden, in der dem aktuellen Bild die Fensterumrandung, die "erkannten" Zielpunkte, der errechnete Flächenschwerpunkt des Zieles und ein Zielkreuz elektronisch überlagert wird. Diese Überlagerung wird auf dem Monitor für einen Beobachter sichtbar dargestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 vorzuschlagen, bei dem die Kontrastachwelle durch eine lokale Adaption ermittelt wird, d.h. die Kontrastschwelle von einem lokalen Bildinhalt abhängig gemacht wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 beschrieben.
Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 6 und 9 beansprucht. Weiterbildungen dieser Einrichtungen sind in den Unteransprüchen 7 und 8 bzw.
10 bis 12 beschrieben.
Ein Vorteil der Erfindung liegt - neben einem uesentlich einfacheren Aufbau der Geräte gegenüber bisher bekannten Einrichtungen - darin, daß Wärmebildsensoren als Bilderzeuger bevorzugt verwendet werden können. Diese Sensoren zeichnen sich durch höhere Reichweiten aus, da die Ziele im Gegensatz zum optischen Wellenlängenbereich wegen der sehr geringen atmosphärischen Verluste noch hohe Wärmekontraste am Empfänger aufweisen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen die Figuren 1 und 2 jeweils eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Blockschaltbild.
In Figur 1 erhält eine Zieldetektionseinrichtung 1 Bildinformationen eines Zieles von einem zeichnerisch nicht dargestellten Sensor, der auf das Ziel gerichtet ist und dieses mit Hilfe eines zugeordneten Stellantriebes verfolgt.
Die Zieldetektionseinrichtung 1 errechnet aus dem lokal begrenzten Inhalt des vom Sensor gelieferten Bildes von Bildsegment zu Bildsegment eine Kontraatschwelle, die einer der Zieldetektionseinrichtung 1 nachgeschalteten Kontrasttrackereinrichtung 2 zugeführt wird und dort direkt auf die verzögerte Bildpunktmenge des Zieles angewendet wird. Durch das Setzen der Kontrastachwelle wird in der Kontrasttrackereinrichtung 2 aus der vom Sensor gelieferten Bildinformation das zu verfolgende Ziel herausgefiltert, laufend die Ablage des Zieles vom Zentrum des Szenenbildes in X- und Y-Richtung ermittelt und es werden der Ablage entsprechende Stellsignale an den Stellantrieb des Sensors abgegeben. Es ist möglich, der Kontrasttrackereinrichtung 2 einen Strukturtracker zur Unterstützung parallel zu schalten. Auch kann die Kontrasttrackereinrichtung (2) einen Korrelationstracker im Falle eines Zielverlustes bei der Suche nach dem verlorenen Ziel unterstützen und/ oder ihn bei der Zielzuweisung automatisch zentrieren.
Die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung weist ebenso wie die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung eine Zieldetektionseinrichtung 3 auf, der von einem nicht dargestellten Sensor, z .8. einer Fernsehkamera, Bildinformationen eines Zieles zugeführt werden. Diese Zieldetektionseinrichtung 3 ist - neben einer Einrichtung zur Berechnung der lokalen Kontrastschwelle - mit den für eine Trackereinrichtung erforderlichen elektronischen Hilfsmitteln, wie z.B. einer Einrichtung zur Bildpunktmengenabschätzung, einer Einrichtung zur Ablagebestimmung in X- und V-Richtung und gegebenenfalls einer Einrichtung zur Mehrfachzislverwaltung (Fenster) ausgerüstet. Auch weist die Zieldetektionseinrichtung 3 eine Servoausgangsstufe auf, die ermittelte Stellsignale an den Stellantrieb des Sensors abgibt. Somit übernimmt die Zieldetektionseinrichtung 3 nicht nur die Berechnung der lokalen Kontrastachwelle, sondern sie filtert durch Setzen der Kontrastschwelle das zu verfolgende Ziel heraus, ermittelt laufend die Ablage des Zieles vom Zentrum des Szenenbildes in X- und V-Richtung und gibt der Ablage entsprechende Stellsignale an den Stellantrieb ab.
In Fig. 2 ist zwischen der Zieldetektionseinrichtung 3 und dem Stellantrieb des Sensors ein Nachführrechner 4 geschaltet. Dieser Nachführrechner sorgt durch Anlieferung von Zusatzinformation dafür, daß nur solche Teile des Bildes für die Zielermittlung herangezogen werden, bei denen die aus dem Bildinhalt erstellte lokale Kontrastschwelle zu Zielbildpunktmengen geführt hat, die vorgegebenen Bildpunktmengenkriterien gerecht werden. Zum Beispiel kann als vorgegebenes Mengenkriterium eine entfernungsabhängige Bildpunktmengenfilterung verwendet werden. Der Nachführrechner 4 kann auch bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung Anwendung finden, wo er der Kontrasttrackereinrichtung 2 nachzuschalten wäre.
Die errechnete Kontrastschwelle, die z. B. wie bei der aus der DE-AS 25 47 798 bekannten Einrichtung als einstellbarer Zwischenwert zwischen einem errechneten Extrem-und dem Mittelwert gewonnen werden kann und zur Berechnung der Ablage in X- und V-Richtung herangezogen wird, kann dazu verwendet werden, die Empfindlichkeit des Bildsensors lokal adaptiv zu regeln und/oder den großen Dynamikbereich des Bildsensors dem kleinen Dynamikbereich eines Beobachtungsmonitors anzupassen.

Claims

Patentansprüche X Verfahren zur Verfolgung eines Zieles unter Verwendung eines auf das Ziel gerichteten Sensors mit zugeordnetem Stellantrieb, wobei aus der Bfldinformation des Sensors das zu verfolgende Ziel durch Setzen einer Kontrstschwelle herausgefiltert wird, laufend die Ablage des Zieles vom Zentrum des Szenenbildes in X- und Y-Richtung ermittelt wird und der Ablage entsprechende StellsignalE an den Stellantrieb ahgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrastachwelle aus dem lokal begrenzten Inhalt des vom Sensor gelieferten Bildes von Bildsegment zu Bildaegment selbst erstellt und direkt auf die Eildpunktmenge des Segmentes angewendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur solche Teile des Bildes fUr die Zielermittlung herangezogen werden, bei denen die aus dem Bildinhalt erstellte lokale Kontrastachwelle zu vorgegebenen Mengenkriterien erfüllenden Zielbildpunktmengen gefUhrt hat.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als vorgegebenes Mengenkriterium eine entfernungsabhängige Bildpunktmengenfilterung verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die errechnete Kontrastachwelle dazu verwendet wird, den Bildsensor lokal adaptiv in seiner Empfindlichkeit zu regeln.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die errechnete Kontrastachwelle dazu verwendet wird, den großen Dynamikbereich des Bildaensors dem kleinen Dynamikbereich eines Beobachtungsmonitors anzupassen.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sensor eine Zieldetektionseinrichtung (1) nachgeschaltet ist, die die lokale Kontrastachwelle für eine Kontrasttrackeinrichtung (2) errechnet, und daß die Kontrssttrackereinrichtung (2) der Ablage entsprechende Stellsignale an den Stellantrieb abgibt.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontrasttrackereinrichtung (2) ein Strukturtracker parallel geschaltet ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrasttrackereinrichtung (2) einen Korrelationstracker im Falle eines Zielverlustes bei der Suche nach dem verlorenen Ziel unterstützt und/oder diesen bei der Zielzuweisung automatisch zentriert.
9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sensor eine Zieldetektionseinrichtung (3) nachgeschaltet ist, die die lokale Kontraatachwelle errechnet, und daß die Zieldetektionseinrichtung (3) mit den fUr eine Trackereinrichtung erforderlichen elektronischen Hilfsmitteln ausgerüstet ist und eine Servosusgangastufe aufweist, die die ermittelten Stellsignale an den Stellantrieb abgibt.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zieldetektionseinrichtung (3) ein variables Fenster aufweist.
11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zieldetektionseinrichtung (3) eine Anordnung zur Bildpunktmengensbschätzung enthält.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, gekennzeichnet durch einen der Zieldetektionseinrichtung (3) bzw.

dem Kontrasttracker (2) nachgeschalteten Nachführrechner (4) zur Abgabe von vorgegebenen Mengenkriterien.