DE3606009C1 - Method for refreshing a reference image and circuit arrangement for carrying out the method - Google Patents

Method for refreshing a reference image and circuit arrangement for carrying out the method

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a circuit arrangement for carrying out the method.

Verfahren und Schaltungsanordnungen zur Zielverfolgung, bei denen ein in einem Bildspeicher angeordnetes Referenzbild einem von einem Sensor aufgenommenen aktuellen Bild einer Szene oder eines Gegenstandes angepaßt (aufgefrischt) werden soll, sind allgemein bekannt. Diese bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen arbeiten nach sogenannten Stapelmethoden, bei denen eine Stapelung pauschal für das ganze Referenzbild durchgeführt wird. Dies hat den Nachteil, daß bei bewegten Objekten Unschärfen auftreten, die auch in das aufgefrischte Referenzbild übertragen werden.Methods and circuit arrangements for tracking, in which an in an image memory arranged reference image taken by a sensor adapted current image of a scene or an object (to be refreshed) are generally known. This known method or devices work according to so-called stacking methods which are stacked for the entire reference image. This has the disadvantage that blurring occurs with moving objects can also be transferred to the refreshed reference image.

Es ist ein Videobild-Erstellungssystem mit einer Einrichtung vorbekannt, die Bilddaten bereitstellt, welche zu zumindest einem Bildpunkt gehören, der einer bezeichneten Koordinatenstelle zugehörig ist (DE-OS 31 48 116). Eine Verarbeitungseinrichtung verarbeitet das Bild für die jeweilige bezeichnete Koordinatenstelle sowohl aus den gerade vorliegenden als auch aus den zuvor abgeleiteten Bilddaten. Die Verarbeitungseinrichtung kann einen Rechen-Prozessor umfassen, der z. B. zumindest einen Addierer, einen Subtrahierer und einen Multiplikator enthält. Der Rechen-Prozessor enthält weiterhin eine Verzögerungseinrichtung, die die Verwendung von benachbarten Bildpunktinformationen während der Verarbeitung zur Erzielung eines Wischeffekts des jeweiligen Bildes gestattet. Eine Vollbildspeichereinrichtung speichert zuvor abgeleitete Daten für die Verwendung durch die Verarbeitungseinrichtung und nachfolgende neue Daten, die von der Verarbeitungseinrichtung verarbeitet werden. Der Algorithmus für das Auffüllen des Bildspeicherinhalts bei Bewegung eines Schreibstiftes, der von einer Bedienungsperson über ein Berührungstablett geführt wird, ergibt sich wie folgt:A video image generation system with a device is known Provides image data that belong to at least one pixel that is associated with a designated coordinate location (DE-OS 31 48 116). A processing device processes the image for the respective designated one Coordinate position from both the currently available and from the previously derived image data. The processing device can be a Computing processor include z. B. at least one adder, one subtractor and contains a multiplier. The computing processor contains further a delay device that the use of neighboring Pixel information during processing to achieve a wipe effect of the respective picture allowed. A frame storage device stores previously derived data for use by the processing device and subsequent new data from the processing facility are processed. The algorithm for filling the image memory content when a pen is moved by an operator guided over a touch tablet, results as follows:

Wert neu = K · P C + (1-K) · W alt New value = K · P C + (1- K ) · W old

Dabei ist K<1 und kennzeichnet den Beitrag auf einer Punkt-zu-Punkt-Basis der Stiftform. P C ist die Stiftfarbe und kennzeichnet einen Wert bezüglich der Farbart, der Sättigung und der Leichtdichte, wobei mit dem Begriff "Wert" der Bildspeicherinhalt für einen betreffenden Bildpunkt bezeichnet ist. Mit dem vorbekannten Erstellungssystem wird der Zweck einer künstlerisch bestimmten Korrektur oder Manipulation erreicht. K is <1 and indicates the contribution on a point-to-point basis of the pen shape. P C is the pen color and denotes a value with regard to the color type, the saturation and the light density, the term "value" denoting the image memory content for a relevant pixel. With the previously known creation system, the purpose of an artistically determined correction or manipulation is achieved.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, wodurch ein Auffrischen eines Referenzbildes, vorzugsweise für eine Bildkorrelation, in Abhängigkeit von einer Bildfolgenanalyse derart durchgeführt wird, daß verschiedene Bildteile unterschiedlich stark akkumuliert und Veränderungen eines Objektes exakter als bisher berücksichtigt werden. The invention is therefore based on the object, a method and a To create circuit arrangement of the type mentioned, whereby a Refreshing a reference image, preferably for an image correlation, in Dependence on an image sequence analysis is carried out in such a way that different Parts of the picture accumulated to different extents and changes of an object are taken into account more precisely than before.  

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Verfahrensmerkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by the characterizing features of the method of claim 1 solved.

Auch eine Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch 2 beschrieben.An embodiment of the invention is also described in dependent claim 2.

Anspruch 3 gibt eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an, während der Unteranspruch 4 eine Ausgestaltung dieser Schaltungsanordnung beschreibt.Claim 3 gives a circuit arrangement for performing the invention Procedure on, while the dependent claim 4 an embodiment describes this circuit arrangement.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß ein bedingtes Auffrischen des Referenzbildes, beispielsweise innerhalb eines Korrelationsprozesses, quasi kontinuierlich und pixelweise variierbar durchgeführt werden kann. Es wird ein robustes Verfahren vorgeschlagen, das ein breites Optimum zuläßt und somit Abweichungen vom eingestellten Arbeitspunkt nur zu einer geringen Verringerung der Leistungsfähigkeit führen. Das Verfahren dient vor allem zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit einer Bildkorrelation, bei der eine Rauschreduktion von Bildern trotz Bewegung (Bildstapelung, Bildakkumulation) erzielt wird.The main advantage of the invention is that a limited refresh the reference image, for example within a correlation process, carried out quasi continuously and variable pixel by pixel can be. A robust method is proposed that is broad Allows optimum and thus only deviations from the set working point lead to a slight reduction in performance. The procedure primarily serves to improve the performance of an image correlation, in which noise reduction of images despite movement (image stacking, Image accumulation) is achieved.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.In the drawing is an embodiment of a circuit arrangement shown for performing the method according to the invention.

Dem mit 1 bezeichneten Korrelator, beispielsweise in einem Korrelationstracker, wird das von einem Sensor aufgenommene aktuelle Bild b (l) einer Szene oder eines Gegenstandes sowie das in einem Bildspeicher 2 gespeicherte Referenzbild r (l-1) zugeführt. Der Korrelator 1 vergleicht die ihm eingegebenen Bilder und errechnet ein Korrelationsergebnis ρ, das einer Entscheidungslogik 3 ebenso zugeführt wird wie das aktuelle Bild b (l) und das Referenzbild r (l-1). Die Entscheidungslogik 3, die zur direkten Ansteuerung des dargestellten digitalen Filters dienen kann, weist zwei Ausgänge auf, die jeweils mit einem Eingang von zwei Multiplikationsgliedern 4 und 5 verbunden sind. Der zweite Eingang des ersten Multiplikationsgliedes 4 ist an den Ausgang des Bildspeichers 2 angeschlossen, während dem zweiten Eingang des Multiplikationsgliedes 5 das von einem zeichnerisch nicht dargestellten optronischen Sensor gelieferte aktuelle Bild b (l) zugeführt wird. Die Ausgänge der Multiplikationsglieder 4 und 5 sind auf ein Additionsglied 6 geführt, dessen Ausgang mit dem Eingang des Bildspeichers 2 in elektrisch leitender Verbindung steht.The correlator denoted by 1 , for example in a correlation tracker, is supplied with the current image b ( l ) of a scene or an object recorded by a sensor and the reference image r ( l -1) stored in an image memory 2 . The correlator 1 compares the images input to it and calculates a correlation result ρ , which is fed to a decision logic 3 as well as the current image b ( l ) and the reference image r ( l -1). The decision logic 3 , which can be used for direct control of the digital filter shown, has two outputs, each of which is connected to an input of two multiplication elements 4 and 5 . The second input of the first multiplication element 4 is connected to the output of the image memory 2 , while the current image b ( 1 ) supplied by an optronic sensor, not shown in the drawing, is supplied to the second input of the multiplication element 5 . The outputs of the multiplication elements 4 and 5 are led to an addition element 6 , the output of which is in an electrically conductive connection with the input of the image memory 2 .

Bei Veränderungen des aktuellen Bildes b (l) in bezug auf das Referenzbild r (l-1) erfolgt eine Auffrischung des Referenzbildes r (l-1) nach der folgenden Formel:In variations of the current image b (l) with respect to the reference image r (l -1) is carried out a refresh of the reference image r (l -1) according to the following formula:

k₂ · b (l) + k₁ · r (l-1) = r (l) k ₂ · b ( l ) + k ₁ · r ( l -1) = r ( l )

Hierin bedeuten b (l) das aktuelle Bild zu einem vorgegebenen Taktzeitpunkt l, r (l-1) das Referenzbild zu einem Taktzeitpunkt l-1, der vor dem Taktzeitpunkt l des aktuellen Bildes b (l) liegt, und r (l) das Referenzbild zu dem vorgegebenen Taktzeitpunkt l. Die Faktoren k₁ und k₂, die in Abhängigkeit vom Vergleich des Korrelationsergebnisses ρ, des aktuellen Bildes b (l) und des Referenzbildes r (l-1) von der Entscheidungslogik 3 bereitgestellt werden, stellen Bewertungskoeffizienten dar, die jeweils Werte zwischen 0 und 1 annehmen können. Die Summe der Bewertungskoeffizienten k₁ und k₂ ergibt immer den Wert 1. Somit wird bei konkreten Anwendungsfällen der Bildspeicher 2 mit einem neuen Referenzbild r (l) in Abhängigkeit von den vorhandenen Werten der Bewertungskoeffizienten k₁ und k₂ aufgefrischt. Es erfolgt eine teilweise, eine vollständige oder überhaupt keine Auffrischung des Referenzbildes r (l-1), wobei sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auszeichnet, daß es die Alternativen als Sonderfälle enthält.Herein b ( l ) mean the current image at a predefined cycle time l, r ( l -1) the reference image at a cycle time l -1, which is before the cycle time l of the current image b ( l ), and r ( l ) that Reference picture at the specified cycle time l . The factors k ₁ and k ₂, which are provided as a function of the comparison of the correlation result ρ , the current image b ( l ) and the reference image r ( l -1) from the decision logic 3 , represent evaluation coefficients, each having values between 0 and 1 can accept. The sum of the evaluation coefficients k ₁ and k ₂ always gives the value 1. Thus, in specific applications, the image memory 2 is refreshed with a new reference image r ( l ) depending on the existing values of the evaluation coefficients k ₁ and k ₂. There is a partial, complete or no refreshing of the reference image r ( l -1), the method according to the invention being characterized in that it contains the alternatives as special cases.

Vorteilhafterweise erfolgt eine Auffrischung des Referenzbildes r (l-1) von Bildpunkt zu Bildpunkt (pixelweise adaptiv) durch das aktuelle Bild b (l). Unter pixelweise adaptiv wird dabei verstanden, daß die Koeffizienten k₁ und k₂ sich von pixel zu pixel ändern können.The reference image r ( l -1) is advantageously refreshed from pixel to pixel (adaptive pixel by pixel) by the current image b ( l ). Adaptive pixel-wise means that the coefficients k ₁ and k ₂ can change from pixel to pixel.

Die nachstehende Tabelle gibt Auskunft über die Betriebszustände, wenn die Bewertungskoeffizienten k₁ und k₂ die Werte 0, 1 oder 0,5 annehmen: The table below provides information on the operating states when the evaluation coefficients k ₁ and k ₂ assume the values 0, 1 or 0.5:

Claims (4)

1. Verfahren zum Auffrischen eines Referenzbildes, das in einem Bildspeicher enthalten ist, der vorzugsweise Bestandteil einer Zielverfolgungseinrichtung ist, wobei das Referenzbild aus einem von einem bildgebenden Sensor aufgenommenen aktuellen Bild einer Szene abgeleitet wird, unter Verwendung eines Korrelators, dem das aktuelle Bild und das Referenzbild zugeführt werden und der ein Korrelationsergebnis liefert, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrelationsergebnis (ρ) einer Entscheidungslogik (3) zugeführt wird, der auch das aktuelle Bild (b (l)) und das Referenzbild (r (l-1)) eingegeben wird, daß in Abhängigkeit vom Vergleich des Korrelationsergebnisses (ρ), des aktuellen Bildes (b (l)) und des Referenzbildes (r (l-1)) von der Entscheidungslogik (3) zwei Bewertungskoeffizienten (k₁, k₂) bereitgestellt werden, die jeweils Werte zwischen 0 und 1 derart annehmen, daß die Summe der Faktoren (k₁+k₂) den Wert ergibt, und daß eine Auffrischung des Referenzbildes (r (l-1)) bei Veränderungen gegenüber dem aktuellen Bild (b (1)) nach der Formel k₂ · b (l) + k₁ · r (l-1) = r (l)vorgenommen wird, worin b (l) das aktuelle Bild zu einem vorgegebenen Taktzeitpunkt (l), r (l-1) das Referenzbild zu einem Taktzeitpunkt (l-1), der von dem Taktzeitpunkt (l) des aktuellen Bildes (b (l)) liegt, und r (l) das Referenzbild zu dem vorgegebenen Taktzeitpunkt (l) bedeuten. 1. A method for refreshing a reference image which is contained in an image memory, which is preferably part of a target tracking device, the reference image being derived from a current image of a scene recorded by an imaging sensor, using a correlator to which the current image and the Reference image are supplied and which provides a correlation result, characterized in that the correlation result ( ρ ) is fed to a decision logic ( 3 ), which also the current image ( b ( l )) and the reference image ( r ( l -1)) is entered that depending on the comparison of the correlation result ( ρ ), the current image ( b ( l )) and the reference image ( r ( l -1)), two decision coefficients ( k ₁, k ₂) are provided by the decision logic ( 3 ), each take values between 0 and 1 such that the sum of the factors ( k ₁ + k ₂) gives the value, and that a refreshment d reference image ( r ( l -1)) is made in the case of changes compared to the current image ( b (1)) according to the formula k ₂ · b ( l ) + k ₁ · r ( l -1) = r ( l ), wherein b ( l ) the current image at a predefined clock time ( l ), r ( l -1) the reference image at a clock time ( l -1), which is from the clock time ( l ) of the current image ( b ( l )) and r (l) denote the reference image to the predetermined clock time (l). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzbild r (l-1) von Bildpunkt zu Bildpunkt (pixelweise adaptiv) durch das aktuelle Bild (b (l)) aufgefrischt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the reference image r ( l -1) from pixel to pixel (adaptive pixel by pixel) is refreshed by the current image ( b ( l )). 3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ausgänge der Entscheidungslogik (3) jeweils mit einem Eingang von zwei Multiplikationsgliedern (4, 5) verbunden sind, daß der zweite Eingang des ersen Multiplikationsgliedes (4) an den Ausgang des Bildspeichers (2) und der zweite Eingang des zweiten Multiplikationsgliedes (5) an den bildgebenden Sensor angeschlossen sind, und daß die Ausgänge der Multiplikationsglieder (4, 5) auf einen Addierer (6) geführt sind, dessen Ausgang mit dem Eingang des Bildspeichers (2) in elektrisch leitender Verbindung steht.3. Circuit arrangement for performing the method according to claim 1 or 2, characterized in that the two outputs of the decision logic ( 3 ) are each connected to an input of two multiplication elements ( 4, 5 ), that the second input of the first multiplication element ( 4 ) are connected to the output of the image memory ( 2 ) and the second input of the second multiplication element ( 5 ) to the imaging sensor, and that the outputs of the multiplication elements ( 4, 5 ) are routed to an adder ( 6 ), the output of which is connected to the input of the image memory ( 2 ) is in an electrically conductive connection. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Entscheidungslogik (3) zur Steuerung der Koeffizienten eines digitalen Filters.4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized by a decision logic ( 3 ) for controlling the coefficients of a digital filter.
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