DE3714146A1 - Messkamera - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, bzw. Anordnung zur Linearisierung eines elektronischen
Bildaufnahmesystems zum Zwecke der Herstellung der geometrischen
Linearität der im Bildsignal enthaltenen Bildinformation, unabhängig
davon, ob die zu linearisierenden Geometrieverzerrungen des Bildes im
Bildaufnahmesystem selbst, z. B. bei elektromagnetisch abgelenkten Bildaufnehmern
und/oder das Objektiv betreffen (z. B. bei an sich linearen
CCD-Bildaufnehmern).
Die Vorteile der erhaltenen Linearität ermöglichen einerseits die Anwendung
zur genauen Objektvermessung, als auch die Möglichkeit ein aufgenommenes
Bild in eine Vielzahl von nebeneinander liegenden Bildabschnitten
zu zerlegen, diese Bildabschnitte gesondert aufzunehmen und verzerrungsfrei
über die erhaltene Bildinformation wieder zusammenzusetzen, wodurch
die Auflösung erhöht wird. Die Verwendbarkeit der Erfindung geht jedoch
weit über diese naheliegenden Anwendungen hinaus, wie in mehreren besonders
bevorzugten Ausführungen gezeigt wird. Da diese Ausführungen z. T. als Zusatzerfindung
zur Linearisierungsanordnung aufzufassen sind, ist die Beschreibung
in drei Teile gegliedert:
Teil 1 betrifft die grundsätzliche Lösung nach dem kennzeichnenden Teil
des Anspruch 1. Das hierbei eingeblendete Meßraster kann entweder eine
Feinrasterteilung aufweisen, die zur Linearisierung von elektromagnetisch
abgelenkten Bildaufnehmern verwendet wird, oder auch nur die Begrenzungslinien
von Bildabschnitten, die nach entsprechender Verschiebung der Abschnitte
mittels Verschiebetisch für die Bildauflage gesondert aufgenommen
und dann elektronisch über das in einen Bildspeicher eingeschriebene
Bildsignal wieder zusammengesetzt werden. Die Feinrasterteilung ist
nur bei Bildaufnehmern, die störfeldempfindlich sind, z. B. elektromagnetische
Ablenksysteme, als bleibende Einrichtung erforderlich. Bei Bildaufnehmern,
bei denen der Linearitätsfehler exakt reproduzierbar ist, z. B.
bei CCD-Sensoren, bei denen nur der Linearitätsfehler der vorgesetzten
Optik linearisiert werden muß, kann natürlich das Meßraster, nach erfolgter
Aufnahme des Meßrasters und dessen Ablegen in einen resistenten
Speicher, dessen Adressen einen Bezug zu den Speicherplätzen des Bildspeichers
aufweisen, wieder entfernt werden. Da dann natürlich ebenfalls
eine Benutzung der Erfindung vorliegt, wird auch für diese Art der Verwendung
in einem gesonderten Anspruch (29) um Schutz angesucht. Teil 1
beschreibt auch verschiedene Varianten, zu denen Ansprüche 1 bis 7 und
Fig. 1 bis 5 gehören.
Teil 2 betrifft eine erfindungsgemäße Ausführung, bei der die Linearisierung
des vom Bildaufnehmer abgegebenen Bildsignals in Echtzeit zur sequentiellen
Ausgabe der Bildelemente im Bildsignal erfolgt. Weiters wird für
diese Ausführung nicht nur die Anwendungsmöglichkeit an Kameras, sondern
unter Beibehaltung des Prinzips auch an Monitoren und simultan über die
gleiche Bildfläche abgelenkten Videosystemen beschrieben. Dazu gehören
Ansprüche 8 bis 18 (vormals 1 bis 11) und Fig. 6 bis Fig. 10 (vormals
1 bis 5).
Teil 3 betrifft eine erfindungsgemäße Ausführung, bei der das Linearisierungsraster
eines elektromagnetisch, oder auch elektrostatisch abgelenkten
Bildaufnehmers als Koordinatenraster zu einer Zielverfolgungssteuerung des
Elektronenstrahls verwendet ist. Dazu gehören Ansprüche 19 bis 28 (vormals
1 bis 10) und Abb. 11 bis Abb. 15 (vormals Abb. 1 bis Abb. ).
Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß bei Verwendung eines mit
der Ablenkung, bzw. Adressierung (bei CCD-Elementen), synchron laufenden
resistenten Speichers (anstelle einer fixen Meßrasteranordnung), die
genannte Lichtquelle zum alternierenden Einblenden des Meßrasters natürlich
ebenfalls entfallen kann.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung für eine Meßkamera, welche eine elektronische
Ablenkung oder Adressierung des Bildaufnahmepunktes aufweist, insbesondere
für Videokameras, zur Einblendung eines Meßrasters, welches als internes
Koordinatenraster für die weitere Bildverarbeitung verwendet ist.
Es ist nach dem Stand der Technik üblich, zum Zwecke der Bildverarbeitung ein internes
Koordinatenraster zu erzeugen, an welchem der Rechner seine Orientierung zur
Auswertung der Bildelemente vornimmt. Dieses Koordinatenraster hat keinen direkten
Meßbezug zur jeweils abgetasteten Bildfläche, wodurch Nichtlinearitäten und Meßfehler
auftreten, die in erster Linie durch die Nichtlinearität der Ablenkung
des Bildaufnahmepunktes der Kamera verursacht sind und gegebenenfalls auch durch
Nichtlinearitäten des Objektivs. Da die Einblendung des Meßrasters den Bildinhalt
nicht beeinträchtigen soll, ist eine wahlweise Zu- und Abschaltung des Meßrasters
erforderlich. In vorliegender Erfindung ist dies durch Herstellung entsprechender
Lichtverhältnisse mittels durch Steuersignal gesteuerter Lichtquelle (LP) vorgenommen,
entsprechend dem Lösungsmerkmal des kennzeichnenden Teils nach Anspruch 1, mit
den weiteren Merkmalen, daß im optischen Strahlweg zwischen Aufnahmeobjekt (OBJT)
und Bildaufnahmefläche der Meßkamera (ABF) ein Strahlteiler (ST) Doppelprisma oder halbdurchlässige Platte angeordnet ist,
über dessen ersten Strahlweg (1) das Objekt auf der Bildaufnahmefläche der Meßkamera
abgebildet ist und über dessen zweiten Strahlweg (2) die Einblendung des
Meßrasters (RT) durch die gesteuerte Lichtquelle erfolgt. In Verbindung mit einer
Videokamera als Meßkamera ist hierbei die Umschaltung dreier Lichtintensitäten
über jeweils ein aufgenommenes Bild (Umschaltung erfolgt synchron mit Bildwechsel)
bevorzugt: einmal die Lichtintensität Null (abgeschaltete Lampe), wobei das
Meßraster aus dem Bildspeicher eines vorherigen Aufzeichnungsvorganges entnommen
ist und die Bildaufzeichnung nicht durch das Meßraster beeinträchtigt ist, zweitens
Belichtung des Meßrasters mit einer Teillichtstärke der vollen Lichtstärke,
wodurch sich an der Bildaufnahmefläche der Meßkamera eine
Überlagerung von Meßraster und Aufnahmebild ergibt und drittens,
Belichtung des Meßrasters mit der vollen Lichtstärke, wodurch der
Bildinhalt des Aufnahmebildes derart überbelichtet ist, daß die
Kamera an den durchlässigen Stellen des Rasters überbelichtet ist
bzw. vollen Weißwert liefert bzw. nur an den Rasterstellen, die
nicht durchlässig sind, den Schwarzwert aufweist. Diese letzte Belichtungsweise
ermöglicht die völlige Erneuerung des Meßrasters im
Bildspeicher, wobei jedoch während dieser Belichtung kein Bildinhalt
abgetastet wird. Bei der mittleren Belichtung werden die Helldunkelvariationen,
welche durch das Meßraster im Bildinhalt verursacht sind,
ausgewertet, was durch Einphasen des im Bildspeicher abgelegten Meßrasters
auf das im Bildinhalt überlagerte Meßraster vorgenommen ist. Weiters
wird zwischen dem Bildinhalt, welcher das überlagerte Meßraster aufweist,
und dem Bildinhalt der kein Meßraster aufweist, die Differenz gebildet,
wodurch das Meßraster ebenfalls erzeugt ist bzw. Phasenverschiebungen
des Meßrasters durch die Impulsbreite des Differenzsignalausganges
(a-b) festgestellt sind. Änderungen im Bildinhalt werden durch Differenzbildung
zwischen Videosignal mit überlagertem Meßraster und abgespeichertem
Meßraster (a-b) festgestellt. Die drei genannten Belichtungsphasen
sind von der Software des Bildverarbeitungssystems gesteuert, wobei die
Belichtung des Meßrasters für die volle Lichtstärke stets dann erfolgt,
wenn die Abweichung des gespeicherten Meßrasters vom neu aufgenommenen
mit dem Bildinhalt überlagerten Meßraster (bei Teillichtstärke der vollen
Belichtungsstärke) so groß geworden ist, daß der Einphasungsvorgang
der beiden Raster nicht mehr möglich ist. Die Austastung des Meßrasters
durch Abschalten der Meßrasterbeleuchtung erfolgt stets dann, wenn durch
die Differenzbildung von mit dem Meßraster überlagertem Bildinhalt und
abgespeichertem Meßraster das Videosignal nicht mehr abgetrennt werden
kann, was bei Ausrasten des Einphasungsvorganges zwischen abgespeichertem
Meßraster und dem Bildinhalt überlagertem Meßraster der Fall ist.
Durch die beschriebene Einblendung des Meßrasters mittels einer durch
das Bildverarbeitungssystem gesteuerten Lichtquelle ist es daher möglich,
das Meßraster auch bei gleichzeitiger Aufnahme des Bildinhaltes auszufiltern,
wobei nur bei Ausrasten des Meßrasters, auf den Bildinhalt für
die entsprechende Bilddauer verzichtet werden muß. Wird der Beleuchtungswechsel
des Meßrasters mit dem Bildwechsel der Kamera synchronisiert,
dann darf die Beleuchtungslampe (LP) eine relativ niedrige Schaltfrequenz
aufweisen. Für die Anordnung des Strahlteilers sind zwei Varianten vorgeschlagen:
eine Variante nach Fig. 1 für eine portable Kamera bzw. eine
auf einen X-Y-Tisch montierte Kamera, wobei der Strahlteiler zur Meßrastereinblendung unmittelbar
vor der Bildaufnahmefläche der Bildaufnahmeröhre (ABF), oder äquivalentem
Ersatzbildaufnahmesystem, unabhängig von der Brennweitenänderung des
Objektivs angeordnet ist. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, welches
in stationärer Anordnung des Kameraobjektivs zu einem Drehspiegel DS oder
rotierenden Spiegeln eines Rotationskörpers eine Umlenkung des vom Kameraobjektiv erfaßten optischen Strahlweges
(1 b) zum Aufnahmeobjekt (OBJT) ermöglicht (1 a), ist der Strahlteiler zur
Meßrastereinblendung zwischen Spiegel und Aufnahmeobjekt angeordnet,
wobei der Abstand zwischen Strahlteilerpunkt und Objekt des Aufnahmestrahlweges
(1 a) gleich dem Abstand zwischen Strahlteilerpunkt und Meßraster
(RT) des Meßrastereinblendestrahlweges (2) ist (jeweils Abstand
DS). Da das Meßraster zusammen mit dem Objekt stationär bleibt und auf
den Spiegel miteingekoppelt ist, wird bei Drehung bzw. Schwenkung des Spiegels das
Spiegelbild des Meßrasters in Übereinstimmung zum Spiegelbild des
Aufnahmeobjektes gemeinsam mitabgelenkt, wodurch für die Spiegelverdrehung
kein eigenes Längenmeßsystem (bzw. Winkelmeßsystem) erforderlich
ist. Die durch die Spiegelverdrehung erzeugte Objektspiegelbildablenkung
kann also unmittelbar durch die Videokamera über das eingeblendete
Meßraster mit erfaßt werden. Um dies so einfach als möglich
zu machen weist das Meßraster (Fig. 3) zusätzlich zur Rastereinteilung
auch noch eine Kontrastkodierung (Farbe oder Idensität bzw. Strichbreite)
jener Teilstriche auf, die der Markierung für die einzelnen Spiegelabschnitte
für die Verdrehung des Spiegels entsprechen (bei Nachführen
des Objektspiegelbildes auf den jeweils von der Meßkamera erfaßten
Bildausschnitt). Dadurch braucht die Meßkamera für jede Ablenkzeile
nur jeweils einen aus allen anderen Kontrastwerten des Meßrasters jeweils herausragenden
Kontrastwert aus den die Objektverschiebung bei der Spiegelverdrehung
betreffenden Teilstrichen abzutasten (z. B. durch Fensterkomparatorvergleich des
Videosignals). Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante ist die Anordnung
der Lichtquelle für die Belichtung des Aufnahmeobjektes. Vorzugsweise
durch einen um das Objektiv bzw. der dem Objekt zugewendeten Aufnahmeöffnung
geschobenen Ring bzw. ringförmiger Verspiegelung mit nach
unten weisender schräger Ringfläche (SF) um eine möglichst homogene Ausleuchtung
der Aufnahmefläche zu erhalten. Ist das Meßraster voll eingeblendet,
dann ist die Beleuchtung des Aufnahmeobjektes erloschen, um den Bildinhalt
völlig auszutasten.
Die Bildabtastung eines Koordinatenrasters und die Verwendung eines Koordinatensystems
in Bildverarbeitungssystemen ist dem Durchschnittsfachmann
bekannt, so daß Softwareerläuterungen nicht angegeben werden.
Dies trifft auch für das Einphasen zweier Zeitraster (abgespeichertes
und neu aufgenommenes) zu, da das aufgenommene Meßraster ja letzten
Endes ein Zeitraster ist und solche Einphasenvorgänge entsprechend der
bekannten Synchronübertragungsverfahren Stand der Technik sind, wobei
zur Feststellung betreffender Phasenverschiebungen das Integral aus
den einzelnen Rasterabweichdistanzen gebildet ist (per Software).
Das Einphasen der Rasterabweichung hat vor allem den Vorteil, daß
bei jedem Bild bzw. Halbbild der Bildinhalt zusammen mit dem Meßraster
abgetastet werden kann, was natürlich die Reaktionszeit der Kamera
stark erhöht. Nur wenn keine Einphasung wegen zu großer Rasterabweichung
mehr möglich ist, ist eine Austastung bzw. Überblendung des vor
der Kamera aufscheinenden Bildinhaltes durch das Meßraster erforderlich.
Das Meßraster selbst ist vorzugsweise als Diafilm ausgebildet, der
über eine schaltbare Projektionslampe von hinten ausgeleuchtet ist und
dessen Projektionsbild auf den Strahlteiler geworfen ist. Das Dia steckt
hierbei in einem Rahmen (RM) das in eine Rahmenführung als Abschlußfläche
des innenseitig verspiegelten Lampengehäuses (G) eingeschoben ist.
In den Figuren bedeuten: ABF . . . Aufnahmefläche der Bildaufnahmeröhre,
ST . . . Strahlteiler, OVI . . . Objektiv, OBJT . . . Aufnahmeobjekt, u LP . . . von Bildverarbeitung
gelieferte Lampenspannung für Ausleuchtung des Meßrasters
RT, DS . . . Drehspiegel mit Achse . . . a, RT . . . Meßraster mit Bildverschiebemarkierungen
BML für Drehwinkelsteuerung des Drehspiegels, Fig. 4a und 4b:
S . . . Schwarz, W . . . Weißgrenzwert mit Kurve 1 . . . Bildinhalt ohne Meßrasterbelichtung,
Kurve 2 . . . Bildinhalt mit Meßrasterbelichtung (Teillichtstärke),
Fig. 5: Der Differenzverstärkeranordnung (jeweils a-b) sind zugeleitet:
uv (Btn) . . . Videosignal mit überlagertem Meßraster (aktualisiert)
und uR (Btn-1) . . . Meßrastersignal aus Bildspeicher (vorhergehend abgetastet
bzw. durch Einphasen erneuert mit Ausgangs-Video (Btn) . . . aktualisiertes
Videosignal, und für den zweiten Differenzverstärker: Video (Btn-1) Videosignal;
bzw. Bildinhalt aus Bildspeichern vorhergehend abgetastet bzw.
über erste Differenzverstärkerschaltung (Video Btn) jeweils erneuert), subtrahiert
von uv (Btn) mit Ausgang Raster . . . erneuerte Rasterspannung. Die Phasenverschiebung dieser Rasterspannung
zum abgespeicherten Meßschalter ist ein Maß für die Phasengleichheit. Für vorliegende Erfindung wird
auch Schutz für eine Ausführung begehrt, bei der das Meßraster stets
durch Überblenden des Bildinhaltes (Überbelichtung von Meßraster mit LP)
im jeweiligen Bedarfsfall der Kamera zur Abtastung, zweckmäßigerweise mit
Bildwechsel synchronisiert, vorgelegt ist.
Meßkamera mit einer elektronischen Ablenkung oder Adressierung des
Bildaufnahmepunktes. Aufgabenstellung: Einblendung eines Meßrasters,
welches mit dem Aufnahmeobjekt identisch ist, so daß es möglichst oft
für das Bildverarbeitungssystem als Koordinatenraster zur Verfügung
steht, wobei der Bildinhalt ebenso möglichst oft abgetastet werden soll.
Lösung ist ein Strahlteiler, dessen erster Strahlweg (1) das Objekt auf
der Bildaufnahmefläche der Meßkamera abbildet und dessen zweiter Strahlweg
ein Meßraster auf der Bildaufnahmefläche der Meßkamera abbildet,
weiters eine Lichtquelle welche das Meßraster auf den Strahlteiler projiziert.
Es sind zwei Varianten beschrieben: eine für portable Kamera und
eine für stationären Aufbau mit Ablenkspiegel für die weitere Objektablenkung,
wobei das Meßraster zugleich als Längenmeßsystem verwendet
ist. Für die Zusammenfassung eignet sich besonders Bild Fig. 2.
Die Erfindung betrifft eine weitere Ausführung einer Meßkamera nach (Teil 1),
P 36 14 346.4 des gleichen Anmelders. In dieser Anmeldung ist eine Meßkamera
beschrieben, die zur Erzeugung einer besonders guten Linearität
des abgetasteten Bildes eine Anordnung zur Einblendung eines dem Abbildungsmaßstab
des aufgenommenen Objektes entsprechenden Meßrasters aufweist,
welches dann ebenfalls vom Bildkonverter der Kamera abgetastet wird und
für die Software eine den Markierungs- bzw. Kreuzungspunkten des Meßrasters
entsprechende Adressenteilung der Bildpunkte eines aufgenommenen Bildes
liefert. Vorliegender Zusatzanmeldung liegt die technische Aufgabe zugrunde,
aufbauend auf eine solche Software eine Hardware zu schaffen, die
eine besonders schnelle Echtzeitlinearisierung des von der Kamera jeweils
aufgenommenen Bildes unter Verwendung der Einblendanordnung für das Eichraster
ermöglicht, wobei die Software nur einfache sequentielle Entscheidungen
bzw. einfache Berechnungen ausführen muß, die z. B. von einer schnellen
PAL-Logik gesteuert werden kann. Das Lösungsmerkmal der Erfindung umfaßt
nach Anspruch 1 eine Unterteilung des von der gesteuerten Lichtquelle (vgl.
Hauptanmeldung) belichteten und auf der Bildaufnahmefläche der Meßkamera
abgebildeten Meßrasters (RT) in zwei Zonen (AN und AT), von denen zusätzlich
zur Einblendmöglichkeit, des ersten Meßrasterteiles (AN), auf dem das aufzunehmende
Objekt zur Abbildung gelangt, der außerhalb dieses Meßrasterteiles
(AN) liegende Teil des Meßrasters (AT) zu Synchronisationszwecken unabhängig
zur Einblendung des Meßrasterteiles, auf dem das Objekt abgebildet ist, eingeblendet
werden kann. Durch diese Unterteilung des Meßrasters erhält die Anordnung
zwei Vorzüge: erstens ist nach dem Einschalten, oder bei Bedarf, die
Einblendung des Meßrasters auf der vom Aufnahmeobjekt beschriebenen Bildfläche
der Kamera möglich. Die Kreuzungspunkte des Meßrasters sind Markierungspunkte
für die Bildspeicheradressenplazierung des aufgenommenen Bildinhaltes
und kalibrieren somit die Abtastung der vom Ablenksystem der Kamera gelieferten
Bildinhalte. Diese Kalibrierung betrifft vor allem den Einfluß der 50 Hz bzw.
60 Hz Netzfrequenz auf die Ablenkverzerrung der Kamera, wodurch dieser Einfluß
eliminiert ist. Da der Einfluß der Netzfrequenz auf die Kameraablenkung
einigermaßen von Bild zu Bild konstant ist,kann auf eine regelmäßig wiederholte
Einblendung des Meßrasters auf der vom Aufnahmeobjekt beschriebenen
Bildfläche der Kamera verzichtet werden; zweitens: ist bei jedem Halbbild
die Einblendung des Meßrasters außerhalb der vom Aufnahmeobjekt beschriebenen
Bildfläche möglich. Die erfolgt vorzugsweise am oberen Bildrand des Kamerabildes,
der vom Ablenksystem der Kamera, bzw. Aufnahmeröhre, noch mit erfaßt wird oder
auch z. B. am Bildseitenrand (AT).
Um die Abtrennung des Bildrastersignales von evtl. Störbildinhalten der
Bildaufnahmefläche zu vereinfachen, kann eine diesen oberen Bildrand abdeckende
Blende (BLR) über das Aufnahmeobjekt gelegt oder fest an der Kamera
angeordnet werden. Weiteres schirmt diese Blende auch noch das Gegenlicht ab,
welches zur Verstärkung der Lichtverhältnisse für die Meßrasterein- bzw. Ausblendung
im Objektraum durch eine Beleuchtungsquelle zur Ausleuchtung des
Objektes auftritt. Erfolgt die Einblendung des Meßrasters über die vom
Aufnahmeobjekt beschriebene Bildaufnahmefläche der Kamera, dann wird die
Beleuchtung des Objektraumes jeweils (alternierend zur Beleuchtung des Meßrasters)
ausgeschaltet, wodurch sich ein guter Kontrastunterschied zwischen
Objektbild und Meßrasterbild an der Bildaufnahmefläche der Kamera ergibt.
Für weniger anspruchsvolle Bildmessungen ist dann eine bedampfte Glasscheibe
mit einer der Strahlteilung entsprechenden Schrägstellung als Strahlteiler
für die Zuschaltung des Meßrasters ausreichend.
Während der bei jedem Halbbild am oberen Bildrand vorgenommenen Einblendung
des Meßrasters erfolgt die Nachstellung des Eichrasters, welches zu Beginn
einer Aufnahmephase während der Einblendung des Meßrasters über die gesamte Bildfläche
den Kreuzungspunkten des Meßrasters entsprechend eingeschrieben worden
ist. Diese Nachstellung des Eichrasters soll vor allem die Temperaturdrift
der elektromagnetischen Ablenkung eines entsprechenden Aufnahmesystems ausgleichen,
welche z. B. durch Veränderung des Stromanstiegs in den Ablenkspulen
durch Änderung des ohmschen Widerstandes (L/R = t), etc., verursacht ist.
Das Zusammenwirken von Hardware und Software für die Linearisierung erfolgt für
ein elektromagnetisch abgelenktes Aufnahmesystem (z. B. Vide-, Newvi-, oder
Tschalnikon) in folgender Weise:
- a) die in X-Richtung verlaufenden Zeilen des eingeblendeten Meßrasters sind in Zeilenablenkrichtung (Horizontale Richtung) der Kameraröhre ausgerichtet. Die zu diesen Linien senkrecht (in Y-Richtung) verlaufenden Linien des Meßrasters bilden die Synchronisationsstützpunkte, bzw. Eichpunkte, für die Linearisierung der Zeilenablenkung, bzw. Horizontalablenkung, der Kamera.
- b) die in Y-Richtung des eingeblendeten Meßrasters verlaufenden Linien des Meßrasters bilden die Synchronisationsstützpunkte, bzw. Eichpunkte, für die Linearisierung der Vertikalablenkung, bzw. Zeilenablenkung in Y-Richtung (je nach Abweichung nach oben oder unten), der Kamera.
- c) die Linearisierung der Horizontalablenkung der Kamera erfolgt durch einen die abgetasteten Bildpunkte entsprechend der Zeilenablenkung fortschaltenden Pufferspeicher dessen Zeitdifferenz zwischen einem jeweils gleichen ein- und ausgeschriebenen Bildpunkt der vorzunehmenden Linearisierung der Breite eines Bildpunktes (in X-Richtung) entspricht. Von den beiden Möglichkeiten, die Bildpunkte mit konstanter Taktfrequenz einzulesen und mit variierender Taktfrequenz auszulesen oder die Bildpunkte mit variierender Taktfrequenz einzulesen und mit konstanter Frequenz auszulesen, wird von der letzteren bevorzugter Gebrauch gemacht, da die Ausleserate dann mit jedem beliebigen Videosystem synchronisiert werden kann,
- d) die Linearisierung der Vertikalablenkung der Kamera erfolgt durch unmittelbare Korrektur des Anstieges der Ablenkspannung an den Ablenkspulen.
- e) die Feststellung der Abweichung der Horizontalablenkung von den Synchronisationsstützpunkten des Eichrasters erfolgt durch Differenz- oder Verhältnisbildung der Zeitspanne zwischen jeweils zwei Amplitudenmerkmalen, die aufeinanderfolgende Linien in Y-Richtung des Eichrasters anzeigen und der Zeitspanne des internen Adressiertaktes der Bildelemente längs einer Fernsehzeile. Diese Differenz- bzw. Verhältnisbildung erfolgt am besten unmittelbar digital mit einem in ECL-Logik aufgebauten Minirechner oder mit entsprechenden Logikbausteinen, wobei die digitalen Werte, welche die auszugleichenden Horizontalabweichungsinkremente charakterisieren, in einen Zirkulationsspeicher eingeschrieben werden, der synchron zur Horizontalablenkung der Kamera läuft und bei Lesen des Meßrasters eingeschrieben sowie bei Lesen des Bildinhaltes ausgelesen wird und die Linearisierungsfrequenzvariation des Bufferspeichers, für das linearisierte Einschreiben des Bildinhaltes in den Bufferspeicher, bei der Objektbildaufnahme erzeugt,
- f) die Feststellung derAbweichung der Vertikalablenkung von den Synchronisationsstützpunkten des Eichrasters erfolgt durch Differenz- oder Verhältnisbildung der vom Meßraster gelieferten Amplitudenwerte bzw. Kontrastwerte, zu Zeitpunkten, deren Zeitspanne der Meßkonstante zur Feststellung der Abweichung für die Vertikalablenkung entspricht. Zu berücksichtigen ist hierbei, daß eine Fehlbewertung der Amplitudenwerte, welche durch die Linien in Y-Richtung des Meßrasters verursacht sind, zu vermeiden ist. Die Unterscheidung der durch die X-Linien des Meßrasters erzeugten Amplitudenwerte von denen in Y-Richtung, erfolgt durch Feststellung der zeitlichen Änderung des Amplitudenwertes zwischen zwei Kreuzungspunkten (in X-Richtung bzw. Richtung der Horizontalablenkung) des Rasters. Zu diesem Zweck ist in bevorzugter Ausführung der Erfindung eine Differenzierschaltung vorgesehen, die bei schneller Änderung des bei der Abtastung des eingeblendeten Meßrasters auftretenden Bildsignals, einen Austastimpuls für die Anordnung zur Feststellung der Abweichung der Vertikalablenkung erzeugt. Dieser Austastimpuls könnte natürlich auch rein durch die Software erzeugt sein, jedoch müßte der Prozessortakt dann einen Bruchteil des Bildsignalanstieges während der Abtastung der Y-Linien des eingeblendeten Meßrasters sein, was zwar technisch möglich, jedoch aufwendig ist. Die Differenz oder Verhältnisbildung der vom Meßraster gelieferten Amplitudenwerte betreffend der geringen Änderung in X-Richtung, welche durch durch die in X-Richtung verlaufenden Linien des eingeblendeten Meßrasters verursacht sind und lediglich die Abweichung der Vertikalablenkung betreffen, kann dann natürlich durch die Software eines ECL-Bildverarbeitungsprozessors oder durch eine mit entsprechenden Logikbausteinen vorgenommene Hardwareschaltung vorgenommen sein. Diese digitalisierten Werte werden dann unmittelbar in einen Bildspeicher eingeschrieben, der die Linearisierungsfrequenzvariation des Bufferspeichers für den Bildinhalt des abgetasteten Objekts über einen Taktfrequenzvariationsgenerator erzeugt.
- g) Während der Bildabtastung des Aufnahmeobjektes werden zu jedem Lesetakt des Bildspeichers die erforderlichen Linearisierungsfrequenzvariationen des Bufferspeichers, welche die Linearisierung der Horizontalablenkung (vgl. Absatz "c") betreffen, als auch die Werte zur Korrektur des Stromanstieges für die Ablenkspulen der Vertikalablenkung (vgl. Absatz "d") ausgelesen. Die Linearisierungsfrequenzvariation des Bufferspeichers nimmt eine den Linearisierungswerten entsprechende Variation der Periodendauer des Taktes für den Adressenzähler des Pufferspeichers während des Einschreibens des Objektbildinhaltes vor und ist durch einen programmierbaren Jittergenerator bzw. serial-multiplier, der aus einer Quarzfrequenz in schrittweisen Incrementen erweiterbare bzw. verkürzbare Periodendauerzeiten als Ausgangsfrequenz, welche gleich der Einschreibetaktfrequenz des Pufferspeicheradressenzählers ist, den vom Bildspeicher gelieferten Linearisierungswerten entsprechend erzeugt, realisiert. Genauso wie die vom Bildspeicher gelesenen Linearisierungswerte für die Linearisierung der Horizontalablenkung den Programmiereingängen des Jittergenerators zugeleitet sind, sind die zu diesen Werten aus dem Bildspeicher jeweils parallel ausgelesenen Linearisierungswerte für die Linearisierung der Vertikalablenkung (VSP) nach entsprechender Digital-Analogwandlung einem Addierverstärker zugeleitet, der die Summierung der beiden Ströme: Strom der Ablenkspule (VSP), welcher vom Ablenkgenerator der Kamera geliefert ist und Strom welcher dem Linearisierungsanteil, der vom DA/Wandler der Linearisierungswerte geliefert ist, vornimmt. In besonders bevorzugter Ausführung ist die Summierung dieser Ablenkströme durch wahlweise, dem Linearisierungswert jeweils entsprechende Hinzu- und Wegschaltung von Bypath- bzw. Nebenschlußwiderständen parallel zum Strompfadwiderstand der Ablenkspule geschaltet, wodurch sich eine der Regelgröße für die Änderung der Vertikalablenkung entsprechende Veränderung des ohmschen Serienwiderstandes der Ablenkspule und somit Veränderung des Stromanstieges in der Spule ergibt.
Für das in den Punkten "a" bis "g" erläuterte bevorzugte Zusammenwirken
zwischen Ablenkung einer Bildröhre und digitaler Speicherung von Signalwerten
ergeben sich folgende Vorteile, die besonders der erfindungsgemäßen
Aufgabenstellung für die Echtzeitlinearisierung unter Verwendung eines eingeblendeten
Meßrasters gerecht werden:
- 1. Die Bildauflösung der Kamera bleibt voll erhalten, auch wenn ein Bildspeicher, der eine wesentlich langsamere Zykluszeit aufweist, als es der in Richtung der Horizontalablenkung gemessenen Breite eines der Kameraauflösung zugrunde liegenden Bildpunktes entspricht, verwendet ist. (Enorme Kosteneinsparung bei Bildspeicher).
- 2. Die Linearisierung der Bildgeometrie kann auch um Bruchteile der Abmessungen eines Bildpunktes, so wie er sich aus der maximalen Bildauflösung der Kamera ergibt, vorgenommen werden. Der Speicher für den Bildinhalt des aufgenommenen Bildobjektes ist mit einer Speicherkapazität von einer Fernsehzeile völlig ausreichend und kann daher mit besonders schnellem Zugriff kostengünstig als FIFO-Speicher(first in- first out) ausgebildet werden.
- 3. Für den Bildspeicher ist kein D/A-Wandler erforderlich (nur für den Bufferspeicher, D/A- bzw. A/D-Konverter).
Die Realisierung des Meßrasters ist in folgender Weise vorgenommen:
Auf einer Glasplatte (vgl. Fig. 6) ist das Meßraster den Abmessungen des
abgetasteten Bildausschnittes der Kamera entsprechend geritzt. Die Zahl der
Linien in Richtung der Horizontalablenkung (X-Richtung) entspricht genau der
Anzahl von Fernsehzeilen innerhalb des von der Kamera abgetasteten Bildausschnittes.
Hierbei wird für eine Variante besonderer Ausgestaltung um weiteren
Schutz angesucht, bei der nach jeweils einem (aus zwei Halbbildern bestehenden)
Ganzbild über die Linearisierungsschaltung der Vertikalablenkung (vgl. "g")
die Vertikalablenkung um jeweils 1/4 des Zeilenabstandes eines Halbbildes
(entspricht also Zeilensprung um 1/4) gegenüber den Zeilen des vorhergehenden
Ganzbildes versetzt sind. Anstelle des erforderlichen 1/4 Zeilensprunges
wird zusätzlich zur Nachregelung des Anstiegs der Vertikalablenkung in die
Ablenkspulen ein Offsetstrom eingeprägt, der nach jedem zweiten Ganzbild zu-,
bzw. phasenversetzt um ein Ganzbild, wieder abgeschaltet wird. Dadurch kann
die Standardfernsehnorm beibehalten werden, nur die Zeilenadressierung
eines der Kamera nachgeschalteten Bildspeichers einer Bildverarbeitung muß
nach jedem zweiten Halbbild entsprechend mit einem bit zur Segmentadressierung
umgeschaltet werden. Dieses Bit wird unmittelbar von der Steuerung des Offsetstromes
abgegriffen. Die Zahl der Zeilen auf dem Meßraster der Glasplatte
ist dann doppelt so hoch wie die Zahl der Zeilen eines Ganzbildes innerhalb
des von der Kamera abgetasteten Bildausschnittes. Der von der Kamera dargestellte
Bildausschnitt, in dem das aufgenommene Objekt abgebildet ist, wird
auf der Glasplatte von einem Rahmen begrenzt, wobei innerhalb des Rahmens die
Lichtquelle für die impulsartige Beleuchtung des Meßrasters, die mit der
Bildwechselfrequenz der Ablenkung synchronisiert sein kann, untergebracht ist.
Außerhalb des Rahmens ist das Meßraster der Glasplatte der Zeilenzahl der
Abtastnorm entsprechend fortgesetzt und wird von einer weiteren impulsartig
betriebenen Lampe ausgeleuchtet, die von der Lampe im inneren des Rahmens
durch den Ramen abgeschirmt ist. Da das äußere Meßraster außerhalb des
Bildfensters für die Abbildung des Aufnahmeobjektes, jedoch noch innerhalb
der Aufnahmebildfläche der Kamera liegt, kann es durch die äußere Lampe dauernd
ausgeleuchtet werden und die Kamera durch diesen Teil des Meßrasters in
Bezug auf die Temperaturdrift nachsynchronisiert (betrifft Vertikalablenkung)
bzw. der Pufferspeicher (betrifft Horizontalablenkung) in seiner Einschreibtaktfrequenzvariation
nachgeregelt werden.
Besondere Anwendungen dieser Kamera sind: Hochauflösende Meßkameras ohne
geometrische Verzerrung, Herstellen der Konvergenz von Farbpunkten von Mehrröhrenkameras,
deren Bildfenster über Prismenoptik jeweils das gleiche Aufnahmebild
abtasten (R, G, B) oder auch Herstellen der Konvergenz von Mehrröhrenkameras,
deren Bildfenster jeweils über Prismenoptik das gleiche Aufnahmebild zu versetzten
Zeitpunkten, z. B. um ein Halbbild versetzt, antasten, um die Aufnahmegeschwindigkeit bzw. Bildauflösung eines Halbbildes zu erhöhen, bzw. gleich
in dem Ganzbild zu setzen. Mit der voranstehend genannten 1/4 Zeilenversetzung
und der Verwendung von vier Kameraröhren, die den gleichen Bildausschnitt mit
gemeinsamer Rastereinblendung abtasten, kann daher die Zeilenzahl je Halbbild
vervierfacht werden, wobei durch einen Ausgangsmultiplexer vier parallele
Videokanäle zur Verfügung stehen, die der Versetzung der Vertikalablenkung
der Kameras um jeweils ein Halbbild entsprechend jeweils die gleiche geometrisch
entsprechende Fernsehzeile an einen Kanalausgang schalten und dies z. B. so
vornehmen, daß der erste Kanal die erste, der zweite Kanal die zweite, der
dritte Kanal die dritte und der vierte Kanal die vierte Fernsehzeile einer jeweils
aus vier Fernsehzeilen bestehenden Gruppe von Fernsehzeilen eines Ganzbildes
liefert, wodurch einmal die Wiederholrate eines Ganzbildes gleich einem Halbbild,
also verdoppelt und die Zeilenzahl eines Halbbildes gleich dem zweier
Ganzbilder, also vervierfacht wird. Die Vertikalablenkungen der Aufnahmeröhre
sind dann jeweils um ein Halbbild, welches zur Netzfrequenz synchron ist, versetzt,
wodurch der Einfluß der Netzfrequenz, der durch Einblenden des Meßrasters
über die volle Bildfläche linearisiert worden ist, sich auf die Vertikalablenkung
nicht auswirkt. Es ist evident, daß bei Verwendung von 3×4
Schwarz-Weiß Kameraeinheiten, die über Prismenoptik auf ein gemeinsames Aufnahmefenster
zusammengeführt sind, das Prinzip auch für eine R-G-B-Kamera angewendet
werden kann.
Weiters kann das Prinzip auch auf Monitore angewendet werden, weshalb auch
für diese Anwendung um Schutz begehrt wird. Insbesondere trifft dies für Bildprojektionsmonitore
zu, bei denen z. B. wiederum vier um ein Halbbild jeweils
versetzt abgelenkte Projektionsröhren, als auch vier um ein Halbbild ebenfalls
versetzt abgelenkte Aufnahmeröhren über eine Prismenoptik einen gemeinsamen
Strahlgang bzw. Bildfenster haben. Die Auskopplung des Projektionsstrahlganges
auf den Strahlgang der Kamera wird wieder über Strahlteiler vorgenommen. Weiters
ist eine Einblendung eines Meßrasters auf den Strahlgang des Projektors,
ähnlich einem Diaprojektor, vorgesehen, was wiederum der erfindungsgemäßen Anordnung
entspricht. Für eine R-G-B-Ausführung ist die Zahl der
Projektionsbildröhren wiederum verdreifacht. Die Zusammenführung vieler Bildfenster
auf einen gemeinsamen Strahlgang ist unproblematisch, da gegebenenfalls
auftretende Verzerrungen durch das eingeblendete Meßraster rauslinearisiert
werden. Die Kamera erfüllt hierbei lediglich den Zweck zur Abtastung des jeweils
eingeblendeten Meßrasters. Um zu verhindern, daß das ständig eingeblendete
Synchronisationsraster am Bildrand erscheint, wird als "Dia"-Lichtquelle
ein Licht im nicht-sichtbaren Bereich bevorzugt, bzw. entsprechend gefiltert
projiziert und von der Kamera aufgenommen. Der beschriebene Projektor wird
dann wiederum von vier synchron um ein Halbbild jeweils versetzten Kanälen, die
von der Halbbildumschaltung der Projektionsanordnung jeweils durch Eingangsmultiplexer
umgeschaltet werden, gespeist, hat eine Bildwiederholrate entsprechend
der Halbbildfrequenz der Standardnorm und vierfache Zeilenzahl der Standardnorm.
Das Speisesignal kann mit vier parallel geschalteten Videorekordern, deren
Gleichlauf über first-in first-out Pufferregister und einer entsprechenden
Gleichlaufregelung der Motore hergestellt ist, geliefert werden.
Die Linearisierung der Ablenkung durch Meßraster bietet noch folgende weitere
Anwendungsmöglichkeit:
Anstelle der elektromagnetischen Ablenkung kann auch eine elektrostatische
Ablenkung, auch bei kurzer Bauform von Bild- oder Aufnahmeröhren verwendet
werden, da eine Linearisierung jederzeit möglich ist. Besonders bei Aufnahmeröhren
kann die Ablenkgeschwindigkeit soweit erhöht werden als es das als
Photoelement verwendete Halbleiterplättchen zuläßt bzw. auch Mehrstrahlsysteme
gebaut werden.
Anhand der Erläuterung zu den Abbildungen sollen die angegebenen Ausführungsbeispiele
näher beschrieben werden:
Fig. 6 zeigt einen Ausführungsvorschlag für die Unterteilung des auf einer
Glasplatte eingravierten Rasters RT in eine innere Zone AN und eine äußere
Zone AT, wobei die innere Zone für die Abbildung auf der Bildfläche des Objektes (OBJ) und die
äußere Zone ausschließlich für die Synchronisation vorgesehen ist und vom
Bildfenster BFE der Kamera bzw. von der Kameraablenkung noch voll erfaßt
ist. Damit die äußere Zone ständig das Raster einblenden kann (mit Lampe LA),
weist das Bildfenster der Gesamtanordnung (Schutzscheibe SG) einen Blendenrahmen
(ABD) zur Abdeckung der äußeren Zone für das Objektbild auf. Für die Aufnahme
von Bildern an planen Flächen eignet sich besonders eine Leuchttischversion
nach Abb. 1e, bei der die Leuchttischlampe (LTS) alternierend zur Lampe, die
die Ausleuchtung des inneren Rasterfeldes (LI für Ausleuchtung von AN) vornimmt,
die Ausleuchtung (Lampe LTS) der transparenten Leuchttischplatte (LSP)
vornimmt. In vorzugsweiser Ausführung ist die Rasterausleuchtung als Abdeckgehäuse
der Rasterzonen (RFA für äußere, RFI für innere Zone) mit reflektierender
Innenwand und zentral angeordneter Lampenfassung (LA, LI) ausgeführt.
Die Befestigung der Gehäuseteile kann entweder an der Glasplatte des Meßrasters
(RT) erfolgen, oder das innere Gehäuseteil kann mit dem äußeren Gehäuseteil
an einer Stelle mit einem Befestigungsbügel (HBZ) verbunden sein, der
für die Synchronisationsregelung an der äußeren Zone des Rasters nicht abgetastet
wird (tote Zone TZ). Fig. 6b und -d, zeigen einen Schnitt durch das
Gehäuse der Lampenkammern der Rasterbeleuchtung, Fig. 6c die Zonenaufteilung
des Rasters, Fig. 6e, die Leuchttischvariante und Fig. 6f die Wahrheitentabelle
für die Lampenansteuerung (LI alternierend LTS bei Netzsynchronisation, LA
dauernd bei jedem Halbbild).
Fig. 7 zeigt einen Ausführungsvorschlag für die Abtrennung der Synchronisationssignale,
bzw. Eichstützpunkte, für beide Koordinatenrichtungen X und Y während
der Rasterbildaufnahme. In Beispiel nach Fig. 7a läuft der Elektronenstrahl e
in Abweichung zur Rasterlinie um den Winkel α (in Richtung X). Das bei der
Rasteraufzeichnung entstehende Bildsignal (BS) zeigt in Abb. 7b die Abweichung
vom Sollwert, wobei die Querlinien zur abgetasteten Rasterlinie steile Flanken
erzeugen, aus denen die Abtastsignale für die Abtastung der Abweichung des
Elektronenstrahls von der X-Linie erzeugt sind (SM und SH in Fig. 7d).
Mit SH werden die Amplitudenwerte für die Feststellung der X-Linienabweichung
in einer Sample- & Hold-Schaltung abgespeichert, mit SM gemessen. Hierbei
interessieren einmal der Anstieg aus den jeweiligen Differenzen aufeinanderfolgender
Abtastwerte (a 2 minus a 1, a 3 minus a 2, usw.) und weiters die absoluten
Werte (a, a 2, a 3, usw.). Die Anstiegswerte werden in der Korrekturschaltung
für die Nachregelung der Vertikalablenkung durch Umschalten der Widerstandswerte,
welche wegen dem Verhältnis von L/R den Anstieg des Stroms in der
Ablenkspule bestimmen verwendet, die absoluten Werte für die absolute Einstellung
des Offsetstromes in der Ablenkspule für die Vertikalablenkung. Diese
Einstellung wird vor allem während der Einblendung des Meßrasters über das gesamte
Bild, also auch über die innere Zone (mit LI über AN) zur Auskalibrierung
der Netzfrequenz bzw. während des Einschreibens des Meßrasters in den
Bildspeicher (BSP) vorgenommen. Die Veränderung des Serienwiderstandes der
Ablenklspule wird vor allem für die Nachsynchronisation außerhalb des Objektbildes
mit der äußeren Rasterzone (AT) bei jedem Halbbild zur Kompensation
des Temperaturganges vorgenommen. Bei weniger genauen Anforderungen kann die
Nachregelung natürlich nur über die Veränderung des Offsetstromes in der Ablenkspule
vorgenommen werden. Fig. 7f zeigt die Anschaltung der Differenzierschaltung
(DIFF), die einerseits die zur X-Linie querstehenden Rasterlinien, bzw.
deren Bildsignalamplitudenwerte über den schnellen Anstieg dieser Werte abtrennt
und einerseits über eine Zeitgeber- bzw. Impulsgeberschaltung (ZG)
die Steuerimpulse SH und SM erzeugt, andererseits, die Rastersynchron- bzw.
Eichstützpunkte für die andere Koordinatenrichtung (RT-Synchr.X) bzw. Ablenkrichtung
des Elektronenstrahls (u SYNCR. -X), deren Zeitdauer (t x ) in Relation
zur Ausgabetaktperiodendauer des Bildinhaltes für die Feststellung der Linearitätsabweichung
(in X-Richtung) gemessen ist, liefert.
Fig. 8 veranschaulicht das Speicher- und Linearisierungsschema der Anordnung:
Ein in hoher Integrationsdichte aufgebauter kostengünstiger CMOS-Speicher
bildet den Bildspeicher (BSP) für alle Linearisierungsstützpunkte innerhalb
einer Fernsehzeile (BPZ) aller Fernsehzeilen (ZAZ) mit der Speicherkapazität
BPZ × ZAZ. Dieser Speicher kann relativ langsame Zugriffszeit haben, wobei
die Dauer seiner Zyklusadresse ZAD ein Vielfaches der Dauer für die Verschiebungslänge
eines Bildpunktes in Ablenkrichtung des Elektronenstrahles
(X-Richtung), bzw. eine Vielfaches der Dauer für die Breite des Bildpunktes
selbst, ist. Sowohl während des Schreibens als auch während des Lesens
ist die Bildspeicheradresse (ZAD) fest an das vom Videogenerator gelieferte
Bildformat gekoppelt. Die Umschaltung von Lesen auf Schreiben (R/W-BSP) erfolgt
durch die Ablaufsteuerung einmal während der Neukalibrierung des Linearisierungsrasters
bei voll eingeblendetem Raster über die gesamte Bildaufnahmefläche
der Kamera (AN + AT bzw. LI + LA) und weiters für den gesamten Synchronisationsbereich
außerhalb der Objektbildaufnahmefläche während der Einblendung
des äußeren Synchronisationsrasters (AT) zur Nachkalibrierung der
Temperaturdrift. Zu jeder Fortschaltung der Bildspeicheradresse durch den
Videogenerator, der auch das R/W-Signal des Bildspeichers formatgerecht umschaltet,
werden die bereits erläuterten Linearisierungswerte (VAB, vertikal;
und HAB, horizontal) in den Bildspeicher eingeschrieben. In bevorzugter Ausführung
ist die Adresse hierbei unterteilt in jene, die jeweils die Neukalibrierung
und in eine die jeweils die Nachkalibrierung betrifft. Während der
Bildaufzeichnung des Objektes wird der Bildspeicher, der nur Linearisierungsinformationen
und keine Objektbildinhalte enthalten muß, gelesen. Für die
bereits erläuterte Linearisierung der Vertikalablenkung (Spule VSP) muß berücksichtigt
werden, daß bei einer Veränderung der Spulenzeitkonstante (L/R)
durch Bypassumschaltung eines Widerstandsnetzwerkes natürlich auch der Strom
I max verändert würde, weshalb dieser als Konstantstrom durch den Ablenkgenerator
(VSW) mit Aufsummierung des bereits erläuterten Offsetstromes (IOFFS) eingespeist
ist. Der Offsetstrom wird nicht nur für die Linearisierung verwendet,
sondern auch, wie bereits erläutert worden ist, die Zeilenablenkung um
1/4 des Zeilenabstandes innerhalb eines Halbbildes (vgl. Z in Fig. 4) zu versetzen,
was durch ein toggle-Flip-Flop, das mit jedem zweiten Halbbild- bzw.
mit dem Ganzbildwechsel getriggert wird (GBE von TGF) gesteuert ist. Der Ausgang
des Flip-Flops ist dann natürlich Bestandteil der Bildspeicheradresse
(ZAD). Die Linearisierung der Ablenkung in X-Richtung erfolgt durch einen
programmierbaren Jittergenerator (PJG), der durch den vom Bildspeicher gelesenen
Linearisierungswert eine Jittermodulation der Taktfrequenz des Pufferspeichers
für den Objektbildinhalt (PSP) zum Ausgleich von Linearitätsabweichungen
zwischen der Dauer des vom Videogenerator gelieferten Quarztaktes
(entspricht fosz durch Teiler T geteilte Frequenz = fm) und der Dauer eines
Rasterelementes (vgl. t x von u SYNCR. ) in Fig. 7 vornimmt. Als Pufferspeicher
ist ein schneller ECL-Speicher verwendet, dessen Kapazität im Prinzip nur
so groß sein muß, als Linearisierungselemente für die Linearisierung der
größtmöglichen Abweichung in X-Richtung Platz finden. Wird z. B. anstelle
einer elektromagnetischen Ablenkung eine elektrostatische Ablenkung der
Bildaufnahmeröhre gewählt, dann hat dies insofern Bedeutung, als der Bufferspeicher
dann mit wenigen Latches in ECL oder Advanced-Schottky (Gaterdurchlaufzeit
1,2ns) ausgeführt werden kann, also die Ablenkgeschwindigkeit wesentlich
erhöht werden kann. Für das vorliegende Ausführungsbeispiel ist zur
Vereinfachung der Ablaufsteuerung der Pufferspeicher überdimensioniert und
weist als Speicherkapazität 1 Fernsehzeile auf. Die Adressierung des als
Pufferspeicher verwendeten ECL-RAMs ist durch zwei unabhängig voneinander
getaktete Zähler vorgenommen, wobei einer die Adresse für das Einschreiben
des Speichers liefert (ZE) und der andere die Adresse für das Lesen des Speichers
(ZA). Der Einschreibetakt des einen Zählers wird vom programmierbaren Jittergenerator
geliefert, der Lesetakt des anderen Zählers vom Videogenerator. Die Zähler
sind mit gesonderten Signalen rückgestellt (Zeilenwechsel 2 beim Einschreiben
Z 1 und Zeilenwechsel Z 7 beim Auslesen), wobei die Zeitdifferenz zwischen diesen
Signalen der Durchgangslaufzeit des abgetasteten Videosignals der Bildröhre
entspricht. Für das dargelegte Beispiel also das Zeitintervall zwischen Zeilenwechsel
des aufnehmenden und Zeilenwechsel des wiedergebenden Systems, die
natürlich durch gemeinsamen Bildwechsel synchronisiert sein können. Ein A/D-
Konverter für das Einschreiben bzw. D/A-Konverter für das Auslesen ist nur
für den Pufferspeicher erforderlich (VA-Videoausgangsverstärker, dem noch
die Synchronsignale zugesetzt werden können). Die Feststellung der Linearisierungswerte
für die Vertikalablenkung (Schaltungsteil Δ HAB) erfolgt einmal
durch bereits erläuterte Anstiegsabfrage des Rastersignals und absolute Abfrage
des Rastersignals (über Sample &. Hold Zwischenspeicherung und mit
Komparatorarraybewertung C l . . . Cn und nachgeschalteter ALU zur Aufbereitung der
Linearisierungsadressen. Die Alu kann auch eine Korrektur des Wertes unter
Berücksichtigung mehrerer Linearisierungsschritte vornehmen.).
Fig. 9 veranschaulicht die erfindungsgemäße Zusammenschaltung von vier
gleichartigen durch ein Meßraster linearisierten Videosystemen, die zueinander
jeweils mit um ein Halbbild versetzter Ablenkung laufen (vgl.
Halbbildtriggerung ipV in Fig. 8 und GBW). Ein jedes Videosystem weist im
Videogenerator zwei Status-Flip-Flops (TGF-1 und TGF-2) die die als toggle-
Flip-Flop ausgeführt sind und mit dem Halbbildwechsel, der dem genormten
Zeilensprungbildwechsel entspricht, getaktet sind, auf. Der Unterschied
zwischen den vier Videosystemen besteht lediglich in der Rücksetz- bzw.
Setzbedingung der zwei Flip-Flops, die für jedes der vier Videosysteme
(A, B, C und D) unterschiedlich durch eine gemeinsame Rücksetz- bzw. Synchronisationsleitung
der Videosysteme für alle Flip-Flops entsprechend Darstellung in
Tabelle nach Fig. 4a vorgenommen ist. Die Ausgänge der Flip-Flops steuern
über eine Kodierung einen Multiplexer an, der für genannte Kameraanwendung
vier Eingänge (A, B, C, D) der vier Videosysteme und vier Ausgänge (1, 2, 3, 4)
als Schnittstelle, bzw. für genannte Projektions- bzw. Bildwiedergabeanwendung
vier Ausgänge zur Speisung der vier Videosysteme (A, B, C, D) und
vier Eingänge (1, 2, 3, 4,) als Schnittstelle hat. Der Multiplexer (MUX)
nimmt hierbei eine Umordnung der Schnittstellenleitungen durch Entsprechendes
Verbinden von 1 aus n Ein- bzw. Ausgängen mit 1 aus n Aus- bzw.
Eingängen in der Weise vor, daß die vier Schnittstellenleitungen in jedem
Halbbild die gleiche Fernsehabtastzeile der Aufnahmeröhre wiedergeben. Für
das in Fig. 4b dargestellte Beispiel mit den Fernsehzeilen UG (ungerade
Zeilen im Halbbild), G (gerade Zeilen im Halbbild), UGO (ungerade Zeilen
im Halbbild mit Offsetstrom in Vertikalablenkspule um 1/4Z versetzt) und GO
(gerade Zeilen im Halbbild mit Offsetstrom in Vertikalablenkspule um 1/4
versetzt) ergibt sich zum Beispiel folgende Halbbildsequenz, die durch
den Multiplexer, den vier Zeilenkanälen UG,GO.G,UGO, so wie sie ihrer geometrischen
Anordnung der Reihenfolge entsprechen, zugeordnet werden:
Die Videosysteme A, B und C, D zeichnen also Fernsehbilder, die jeweils um
den Offsetstrom in der Vertikalablenkung auseinanderliegen. Ein jedes Videosystem
führt hierbei einen Zeilensprung nach jedem Halbbild aus.
Das bevorzugte Parallelverfahren hat den Vorteil, daß unter Beibehaltung
der für den Frequenzgang von Kameraröhren günstigen Bildwechselfrequenz von
50/60 Hz je Halbbild, die Halbbildfrequenz zur Ganzbildfrequenz, also flimmerfrei
wird, und die Zeilenzahl sich entsprechend der bereits üblichen hohen
Horizontal (Linien-)auflösung von low-cost-Kameraröhren sich verdoppelt.
Weitere Anwendungen sind die Herstellung von Konvergenz an 3-D-Projektionsfernsehen,
sowohl an Parabol-, als auch an Bildpunktprismen- beschichteter Leinwand.
Der Projektor kann hierbei auch gut vom Fußboden aus in schräger Richtung
auf die Leinwand projizieren, da durch die beschriebene Rastermethode
das Raster durch entgegengesetzte Vorverzerrung die Projektionsverzerrung
des Projektors wieder ausgleichen kann.
Die grundsätzliche Anordnung, welche die vorliegenden Erfindung betrifft, ist
in Abb. 1a dargestellt, wobei BRO die Bildaufnahmefläche des Videosystems ist,
oder auch die Projektionsfläche einer Projektionsröhre sein kann und im Strahlweg
des Strahlteilers beliebig viele Bildkanäle zusammengefaßt sein können;
oder auch jedes Projektionssystem einen eigenen Strahlteiler mit Meßraster
aufweisen kann, wie z. B. bei 3-D-Projektoren. Weiters können für die Aufzeichnung
mehrerer synchron laufender Bildabtastsysteme natürlich mehrere Videorekorder
gleichzeitig die Bildaufzeichnung durchführen, wobei dann die Motorsynchronisierung
wiederum über einen Pufferspeicher vorgenommen ist, der mit
dem Bildmusterteil des Synchronisationsrasters (RT) der außerhalb des Objektbildes
liegt (AT) und ständig eingeblendet ist (mit LA) und daher auf jedem
aufgezeichneten Halbbild enthalten ist, auf Gleichlauf des aufgezeichneten und/oder
wiedergegebenen Bildinhaltes synchronisiert ist, wobei natürlich die
Motoren der Videorekorder ebenfalls auf Gleichlauf geregelt sind und als allen
Synchronsignalen für die Motorengleichlaufregelung übergeordnetes Synchronsignal
der Halbbildwechsel der Bildaufzeichnung bzw.-wiedergabe verwendet ist.
Die entsprechend dem Lösungsmerkmal der gestellten technischen Aufgabe, die
Bildlinearisierung auch bei jedem eingeblendetem Halbbild ohne den Bildinhalt
überschreibende Rasterbildeinblendung in Echtzeit vorzunehmen, wie im kennzeichnendem
Teil des Anspruchs 1 dargelegt, durch Interpolationskorrektur des Ablenkmaßstabes
der elektronischen Ablenkung bei Änderung des Kalibriermusters
während der Einblendung des Meßrasterteiles, der außerhalb der Abbildungsfläche
des Objektes, jedoch noch innerhalb des Ablenkbereiches der Kamera liegt,
einzustellen, kann entweder durch eine Rechenprozedur in einem schnellen Rechenwerk
bzw. ALU vorgenommen werden oder dazu alternativ oder unterstützend durch
Aufteilung eines Linearisierungsinkrementes in einen Konstanten und einen
proportionalen Linearanteil vorgenommen werden. Für die Vertikalablenkung ist
dies die getrennte Einstellmöglichkeit von Anstieg des Ablenkstromes, bzw. gegebenenfalls
auch Ablenkspannung, und Offset des Ablenkstromes, bzw. -spannung.
Bei der Horizontallinearisierung ist dies die zusätzliche Einstellmöglichkeit
der elektronisch linearisierten Ablenkung durch Nachregelung der Eingangstaktfrequenz
des programmierbaren Jittergenerators (PJG), z. B. durch einen spannungsgesteuerten
Oszillator (VCO). Der Jittergenerator startet dann zu Beginn eines jeden
Zeilenwechsels stets mit der vollständigen Taktperiode, da er durch den Zeilenwechsel
(ZW) ebenfalls zurückgestellt ist. Die Nachregelung der Taktfrequenz
des Jittergenerators erfolgt dann während der Zeit, in der aus dem Bildspeicher
(BSP) der Teil der Linearisierungsinformation gelesen ist, der das außenliegende
Meßraster (AT) betrifft. Diese Linearisierungsinformation wird auch in jedem
Halbbild erneuert. Die Dekodierung dieses Speicherbereiches des Bildspeichers
ist dann durch seine Adressierung durch den Videoformatgenerator vorgenommen.
Es ist evident, daß die Linearisierungsschaltung auch für die Linearisierung
von Monitoren verwendet werden kann und anstatt des Bildspeicher-RAMS natürlich
auch ein Festwertspeicher zur Anwendung kommen kann, weshalb für diese Anwendung
auch um Schutz angesucht wird.
Der Vollständigkeit halber wird noch darauf hingewiesen, daß als Pufferspeicher
auch ein Eimerketten bzw. CCD-Analogregister verwendet werden kann,
wodurch natürlich der A/D- und D/A-Konverter, als auch die beiden Adressenzähler
eingespart werden können. Die Pufferspeicher weisen dann eine Kapazität
von jeweils zwei Zeilenlängen über eine Durchlaufzeit von einer Zeilenlänge
auf, von denen dann jeweils einer eingeschrieben und der andere einander abwechselnd
gelesen werden. Die Organisation der Eimerkettenspeicher erfolgt dann
so, daß die Einschreibeingänge zweier Speicherzeilen über einen Multiplexer
von einem gemeinsamen Eingang her wahlweise an diesem anschaltbar sind, ebenso
die Ausgänge an einen gemeinsamen Ausgang wahlweise anschaltbar sind,
wobei nach jedem Zeilenwechsel die zuvor geschriebene Speicherzeile auf
den Leseausgang und die zuvor gelesene Speicherzeile auf den Einschreibeingang
in alternierend abwechselnder Aufschaltung der Speicherzeilen auf den Einschreibeingang
bzw. Leseausgang geschaltet sind.
Dadurch das die Speicherzeile genauso lang ist wie eine Fernsehzeile ist die
Bildzeile immer an der richtigen Stelle beginnend ausgelesen bzw. eingeschrieben.
Das Prinzip dieser Schaltung ist in Fig. 10 dargestellt, wobei SP 1 und SP 2 die
Speicherzeilen und MUXE der Einschreibe und MUXU der Lesemultiplexer sind. Selbstverständlich
müssen die Schiebetakte dann entsprechend ebenfalls von Einschreibtakt
auf Lesetakt, bzw. umgekehrt an den Eimerkettenschieberegistern umgeschaltet
werden.
Linearisierung der Geometrie durch Einblendung eines Meßrasters (RT),
welches abgeteilt ist in ein Feld, das dem Objekt entspricht (AN) und
ein Feld, das außerhalb des Objektes und noch innerhalb der Ablenkung
der Kamera liegt (AT). Feld AN ist für Linearisierungskalibrierung, insbesondere
zur Ausschaltung des Einflusses der Netzfrequenz vorgesehen.
Feld AT für die Nachkalibrierung zur Ausschaltung des Temperaturganges
während der Ablenkung bzw. Aufzeichnung eines Halbbildes der Kamera.
Weitere Anwendungen sind: Herstellen von Bildkonvergenz an Videoaufnahme-
Projektions- und Aufzeichnungseinrichtungen, die im Parallelbetrieb arbeiten.
Linearisierung der Bildgeometrie an Monitoren.
Für die Zusammenfassung soll Fig. 6 verwendet werden.
vorliegender Anmeldung betrifft eine mit innerer Priorität vorgenommene Zusatzanmeldung zu Teile 1 und 2
mit der technischen Aufgabenstellung die Meßkamera zur Positionserfassung
eines auf der Meß- bzw. Bildfläche schnell bewegten Bildpunktes, bzw. einer
bewegten Markierung zu verwenden. Die technische Aufgabenstellung stützt sich
hierbei auf das Detail, daß unter Beibehaltung der durch das Meßraster der
Kamera erzielbaren Linearität bzw. Genauigkeit nach jeder Fernsehzeile der
Videokamera die Positionserfassung des bewegten Bildpunktes vorgenommen ist,
und nicht erst nach jeweils einem Halb- oder Ganzbild bisher üblicher Bildaufnahmeröhren.
Wie dies in P 36 25 216.6 und in einer weiteren Voranmeldung P 36 14 346.4
bereits beschrieben und offenbart worden ist, betrifft dies in bevorzugter
Ausführung eine Meßkamera zur videogemäßen Bildabtastung mit
- a) einer zeilenweise abgelenkten Bildaufnahmeröhre, z. B. Vidikon oder ähnliches,
- b) einem in die Bildaufnahmefläche und/oder am Rand der Bildaufnahmefläche eingeblendeten Meßraster, wobei das Raster am Bildrand auch ständig vorgesehen sein kann
- c) und einer Regelschaltung, bzw. einem Regelkreis, für die Regelung der Vertikalablenkung (Y-Richtung) des Elektronenstrahls der Videoröhre, wobei die von der Bildaufnahmeröhre gelieferten Kontrastwerte des Meßrasters in den Regelvorgang für die Regelung der Vertikalablenkung mit einbezogen sind.
Als Lösungsmerkmal zur gestellten technischen Aufgabe ist folgende besondere
Verwendung dieser Anordnung mit folgenden weiteren regelungstechnischen Merkmalen
für die Regelung der Vertikalablenkung der Bildaufnahmeröhre vorgesehen:
- a) unter Beibehaltung der zeilenweisen Horizontal- (bzw. X-)ablenkung der Bildaufnahmeröhre ist mit der Vertikal-(Y-)ablenkung der Bildaufnahmeröhre eine Zielverfolgungssteuerung der bewegten Markierung durchgeführt, wobei bei Feststellung einer zeitlichen Verschiebung des Kontrastwertes in Bezug zu seiner Sollposition, die Vertikalablenkung der Bildaufnahmeröhre deren Elektronenstrahl in eine Richtung lenkt, die diese zeitliche Verschiebung des Kontrastwertes ausgleicht, wobei die Sollposition des Kontrastwertes durch die Abtastung des auf der Meßfläche bewegten Bildpunktes jeweils bei Übereinstimmung von Bildpunkt und Vertikalablenkung der Bildaufnahmeröhre gegeben ist,
- b) die Positionserfassung der Vertikalablenkung erfolgt durch Abzählen der für die Vertikalablenkung vorgesehenen Längenmaßstabseinheiten des Meßrasters, wobei jeweils eine Umschaltung der Zählrichtung entsprechend der jeweiligen Richtungsänderung der Vertikalablenkung vorgenommen ist.
Die Unterscheidung der Längenmaßstabseinheiten für deren Dekodierung durch
von der Aufnahmeröhre gelieferte Kontrastwerte kann entweder durch unterschiedliche
Farbgebung für X- und Y-Richtung oder durch dynamische Dekodierung des
Signalanstiegs bei der Kontrastwertabtastung erfolgen (vgl. dazu P 36 25 216.6
und P 36 14 346.4 des gleichen Anmelders).
Im einfachsten Fall ist die Zielverfolgungssteuerung der Vertikal-(Y-)ablenkung
dadurch ausgeführt, daß die Richtung, in die der in seiner Position zu erfassende
Bildpunkt bewegt ist, bekannt ist, bekannt ist, z. B. bei numerischer X/Y-Koordinatensteuerung,
bei der die zu steuernde Einheit (z. B. Greifer) eine von der Videokamera
abzutastende Markierung (z. B. Farbstriche) aufweist. Durch Umschaltung der Vertikalablenkung
der Kamera von Zielverfolgungsablenkung auf Ganzbildablenkung
(entspr. Standart), bzw. umgekehrt, kann auch gleichzeitig die exakte Position
eines ruhenden Objektes (das vom Greifer z. B. anzufassen ist) videomäßig abgetastet
werden. Ist die Bewegungsrichtung des zu erfassenden Bildpunktes bekannt,
dann erfolgt die Zielverfolgungssteuerung der Vertikalablenkung in der Weise,
daß die Fortbewegungsgeschwindigkeit
des abzutastenden Bildpunktes der Zeilenfrequenz der Bildaufnahmeröhre
angepaßt ist und daß die Relativgeschwindigkeit zwischen Ablenkung des Elektronenstrahls
der Kameraröhre und Fortbewegung des abzutastenden Bildpunktes
in (jeweils gleicher) Richtung der Vertikalablenkung längs des vom Elektronenstrahl
und dem abzutastenden Bildpunkt jeweils zurückgelegten Weges ihr Vorzeichen in incrementalen
Schritten wechselt, d. h. daß zu jeder incrementalen Wegeinheit ein alternierend
sich abwechselndes "Überholen", bzw. Überschneiden", von Elektronenstrahl und abzutastenden
Bildpunkt stattfindet, bei dem für einen Schritt- N, der Elektronenstrahl und
für den Schritt- N+1 jeweils der abzutastende Bildpunkt vom jeweils anderen Teil überholt wird.
Elektronenstrahl und abzutastender Bildpunkt können hierbei schrittweise
oder stetig bewegt sein, je nach Anwendungserfordernis. Als besondere Ausführung
wird vorgeschlagen, die Bewegung des Elektronenstrahls in vertikaler Richtung mit
dem Hub, der einer Fernsehzeile jeweils entspricht, zu wobbeln, wobei als Wobbelfrequenz
ein Vielfaches der Zeilenablenkfrequenz genommen werden kann. Diese
Variante eignet sich z. B. auch für eine Zielverfolgungssteuerung, bei der die
Bewegungsrichtung des abzutastenden Bildpunktes in Y-Richtung nicht bekannt
ist und erst durch die Wobbelbewegung des Elektronenstrahls abgefragt werden
muß. Eine weitere Variante ist die bei der die Bewegungsrichtung des abzutastenden
Bildpunktes ebenfalls nicht bekannt und lediglich die Bewegung des abzutastenden
Bildpunktes in X-Richtung, also in
Horizontalablenkrichtung der Bildaufnahme, in incrementalen Schritten gestoppt
oder verzögert ist. Veranschaulicht ist dieses Ausführungsbeispiel in Abb. 1:
Für übereinstimmende Weglängen der Vertikalablenkung des Elektronenstrahls (e)
und Y-Wegkoordinate des abzutastenden Bildpunktes (Zeilenabweichung = 0) beträgt
die Zeit von Beginn des Zeilenwechsels ZW zu abgetastetem Bildpunkt, bzw. Bildmarke,
welche als in horizontaler Ablenkrichtung verlaufender Strich gekennzeichnet
ist, die Zeit t₁. Bei stillstehender Bewegung in X-Richtung verursacht
eine Veränderung der Position des abzutastenden Bildpunktes in Y-Richtung
die Zeitänderung t₂=t₁±t x ; t x ist somit ein Maß für die Richtungsabweichung
der Bewegung des abzutastenden Bildpunktes in Y-Richtung. Als Variante
zur abwechselnden Änderung der Relativgeschwindigkeit, ist der Zielverfolgungssteuerung
der Vertikalablenkung des Elektronenstrahls eine Sägezahnspannung
überlagert, die von ihrer Position (bzw. Pegel) die der Zielverfolgung des abzutastenden
Bildpunktes entspricht, den Elektronenstrahl während der Dauer einer
Fernsehzeile um den Hub (in Y-Richtung) einer Fernsehzeile ablenkt und dann
wieder zurückspringt. Durch die Ablenkung entsprechend des Sägezahnanstieges
wird genannter "Überholvorgang" des Elektronenstrahls erreicht, durch den Rücksprung
des Sägezahnanstiegs wird genannter "Überholvorgang" der abgetasteten
Bildmarke erreicht. Da durch die jeweils zwischen neuem Startbeginn des
Sägezahns stillstehende X-Bewegung der Bildmarke die Auswertung eindeutig
auf die Y-Bewegung sich bezieht, muß die Richtung der X-Bewegung nicht bekannt
sein. Es ist evident, daß zwischen den einzelnen Messungen die Bewegung
der X-Richtung in incrementalen Schritten vorgenommen sein kann.
Zu jedem neuen Schritt der X-Bewegung der abgetasteten Bildmarke wird dann
die Zeit t₁ zur Feststellung genannter Zeitdifferenz t x neu kalibriert.
Diese Zeitdifferenz kann durch einfache digitale Zähl- und Speicherschaltung,
wie dem Durchschnittsfachmann aus der Bildverarbeitung bestens bekannt, realisiert
werden. Als weitere Variante für die Bildmarke kann natürlich auch ein
Fadenkreuz verwendet werden, dessen senkrechter Strich vom waagerechten z. B.
durch unterschiedliche Farbgebung, oder dynamisch, z. B. durch Differenzierschaltung,
unterschieden ist.
Abb. 12 zeigt ein flow-chart für die Zielverfolgungssteuerung, wie zuletzt
beschrieben. Mit dem Zustand ST wird die Zielverfolgung der Y-Ablenkung gestartet
bzw. die Umschaltung von Ganzbildabtastung, bei der die Vertikalablenkung
in Y-Richtung über das gesamte Bild abgelenkt ist, auf Zielverfolgung vorgenommen.
Zu Beginn der Zielverfolgung ist entweder die ansonsten bewegte Bildmarke in
Ruhelage oder wird von der Vertikalablenkung "eingekreist". Die Vertikalablenkung
wird hierbei an einer Position gestartet, die bei der Gesamtablenkung des Bildes
die Bildmarke abgetastet hat (Xo/Yo), wobei die Zeilenablenkung die Gleiche ist,
wie bei der Ganzbildablenkung. Das "Einkreisen" kann z. B. dadurch vorgenommen sein,
daß der Hub der Sägezahnspannung zunächst so bemessen ist, daß der senkrechte
Strich der Bildmarke bei grobgerasteter zeilenweiser Fortschaltung der Ablenkspannung
erfaßt ist, und dann von dieser Position ausgehend durch Verringerung dieses
Hubes waagerechte Linien der Marke abgetastet werden. Nach Kalibrierung der Y-
Ablenkspannung auf die ruhende Position der Bildmarke wird von der Bildmarke
ein erster Bewegungsschritt in Y-Richtung bei stillstehender X-Richtung vorgenommen,
genannte Zeitdifferenz t x gemessen, und die Y-Ablenkung dieser Abweichung
entgegenwirkend gesteuert bis die Abweichung der Zeitdifferenz wieder kompensiert
ist. Danach wird in Ruhelage der Y-Koordinate die X-Koordinate der
Bildmarke bzw. des die Bildmarke betreffenden Werkzeuges gefahren und durch die
Zeilenablenkung der Bildaufnahmeröhre gemessen. Da jetzt sowohl X- als auch Y-
Koordinate der Bildmarke mit einer Verzögerung von nur der Dauer einer Fernsehzeile
aktualisiert sind, kann jetzt bei stillstehender X-Position des Bildpunktes
erneut eine Verschiebung des Bildpunktes in Y-Richtung um ein weiteres Incremental
vorgenommen werden. Weil die Erfassung der Verschiebung in Y-Richtung unmittelbar
durch die hohe Auflösung der Zeilenablenkung in X-Richtung (mit t x ) jeweils
gemessen ist, kann bei Umrüstung einer billigen Standardkamera in allen Koordinatenrichtungen
eine besonders gute und reaktionsschnelle Positionsbestimmung des
Bildpunktes erzielt werden. Der eventuelle Einfluß der Netzfrequenz auf die Zielverfolgung
des Ablenkstrahles der durch Meßraster linearisierten Kamera kann völlig
ausgeschlossen werden, wenn wie zu den genannten Anmeldungen bereits erläutert
worden ist, die von der Vertikalablenkung in einem Zeilenraster einzunehmenden
Fernsehzeilen in linearisierter Form vorliegen und stets nur die Abweichung einer
Verschiebung des Bildpunktes in Y-Richtung, bezogen auf diese Fernsehzeilen, von
denen die überlagerte Sägezahnspannung jeweils gestartet wird, in beschriebener
Weise über die Horizontalablenkung (t x ) der Bildröhre gemessen ist, wodurch der
Einfluß der Netzfrequenz vernachlässigbar klein ist, bzw. die Horizontalablenkverzerrungen
ja durch das Meßraster ebenfalls linearisiert sind.
Abschließend soll noch ausdrücklich festgestellt werden, daß für alle Varianten der
Geschwindigkeitsänderung zwischen Vertikalablenkung des Elektronenstrahls und
abgetasteten Bildpunkt um Schutz gesucht wird, also z. B. sowohl für stetige Änderung
durch Wobbeln oder incrementale Änderung durch aufeinanderfolgendes Aus-
Einschalten der Ablenkung bzw. - Ablenkbewegung, in jeweils gleicher Richtung oder
natürlich auch in unterschiedlicher Richtung durch Wegumkehr, wie z. B. für
das erläuterte Ausführungsbeispiel mit der Überlagerung eines Sägezahns bei
der Zielverfolgungssteuerung. Als Variante kann die Wobbelung oder Bewegungsumkehr
natürlich auch bei der Bildmarke bzw. durch das Werkzeug (Vibrieren der
Bildmarke) vorgenommen sein, jedoch ist die rein elektronische Bewegungssteuerung
der Ablenkung der Bildröhre natürlich die befriedigendere Lösung.
Eine weitere Verbesserung für die Ableitung der durch das Meßraster im Bildausschnitt
linearisierten Stellgröße erhält man durch etwas verkleinerten
Bildausschnitt unter einer Einrahmung des Bildausschnittes durch das Meßraster.
Da das Meßraster dann für jede Ablenkzeile der Bildaufnahme vorhanden ist, kann
durch Abzählen der Kontrastunterschiede der Meßrasterlinien eine Nachkalibrierung
oder auch die direkte Ableitung der Stellgröße für die Zielverfolgung der Y-
Ablenkung vorgenommen sein.
Weiters wird noch darauf hingewiesen, daß die Koordinaten des bewegten, bzw.
in seiner Bewegung abgetasteten Bildpunktes nicht unbedingt deckungsgleich mit
den Ablenkkoordinaten der Kameraröhre sein müssen, sondern auch in einem Winkel
zueinander versetzt sein können.
Für die beschriebene Positionserfassung der numerisch gesteuerten Bildmarkierung
eines Werkzeuges kann das Werkzeug völlig ohne zusätzlichen Wegaufnehmer
positioniert werden, da für jeden Bewegungsschritt die zugehörigen jeweils gefahrenen
Weglängen aktualisiert gemessen sind.
Eine weitere Alternative ist, für die Erfassung der X-Position den senkrechten
Balken und für die Erfassung der Y-Position den waagerechten (waagerecht = X-
Richtung) Balken eines Fadenkreuzes, welches zugleich die Bildmarke ist, zu
verwenden und für die Erfassung der X-Position den Sägezahnanstieg der
Überlagerungsspannung sehr flach oder sogar Null zu setzen (in Abhängigkeit
des Erhalts eines Schnittpunktes) und nur für die Bestimmung der Y-Position zu
verwenden (durch Umschaltung des Anstieges). Dadurch ist die Bestimmung der X-
Position durch das Zeitraster nahezu unabhängig von der Änderung der Y-Position.
Der gleiche Effekt bewirkt auch die Verwendung eines senkrechten Balkens für die
Ermittlung der X-Position (vgl. SB in Abb. 4).
Die einzelnen Abbildungen zeigen:
Abb. 11a: die Ermittlung der jeweiligen Änderung der Y-Position (Δ Y) des numerisch
bewegten Bildpunktes bzw. Fadenkreuzes WB, SB bei ruhendem Yo (vorgewählt mit
Ablenkstrom Io) und Sägezahnhub der Vertikalablenkung (Y) - AHZ. Die durchgehende
Linie veranschaulicht den Elektronenstrahl (e) während der Abtastphase, die
gestrichelte Linie den Rücksprung zu Io bzw. Yo. Die Vertikalposition des Fadenkreuzes
ergibt sich dann aus dem durch das Eichmeßraster zugeordneten Io = Yo
und der Verschiebungsmessung über den Winkel α der Sägezahnüberlagerung längs
der Horizontalablenkung t x =t₁-t₂. ZW 1, ZW 2 bedeuten aufeinanderfolgende Zeilenwechselimpulse,
t₃ ist die Meßzeit über die Horizontalablenkung, welche der
X-Position des Fadenkreuzes entspricht. Handelt es sich um eine Steuerung, bei
der die beiden Balken des Fadenkreuzes (WB, WS) stets parallel zu den Ablenkkoordinaten
der Ablenkung der Bildaufnahmeröhre verlaufen, was für besondere Anwendungen
z. B. auch durch eine Servoverdrehung der Ablenkspulen an der Kameraröhre
erzeugt sein kann, und erfolgt eine Trennung der Abtastwerte dieser beiden
Balken, z. B. durch Farbgebung und Dekodierung, dann kann während der Ablenkung
von jeweils einer Fernsehzeile in waagrechter Richtung (innerhalb von 64 µs
bei 50 Hz Bildwechsel) die absolute X-Position des Fadenkreuzes (bzw. senkrechten
Balkens SB, Position t₃) und die jeweils relative Verschiebung des Fadenkreuzes
(bzw. waagrechten Balkens) in vertikaler Richtung (Verschiebung Δ Y)
unabhängig jeweils von der Bewegung der anderen Koordinate gemessen werden.
Dies setzt jedoch einen möglichst dünnen Balken voraus (vgl. Balkendicke d
in Abb. 4). Bei dickerem Balken ist die wechselseitige Koordinatenbewegung, wie
bereits beschrieben zu empfehlen. Auch kann bei dickerem Balken die
Auswertung lediglich durch die Differenz der über die Balkenlänge sich erstreckenden
Ablenkdauer (t₁, t₂ in Abb. 4) die Funktionsableitung der jeweiligen
Verschiebung der Y-Position gebildet sein.
Abb. 11b zeigt die Überlagerung des Ablenkstromes Io=Yo mit der Sägezahnspannung
AHZ, ZW . . . Zeilenwechsel.
Abb. 13 zeigt die Wobbelung der Ablenkung von Yo.
Abb. 12 veranschaulicht den Ablauf der wechselseitigen Koordinatenbewegung von
X- und Y-Koordinate, wobei v x . . . Geschwindigkeit der Bewegung des
bewegten Fadenkreuzes bzw. des Abtastpunktes in X-Richtung. t₁ . . . aufgefundener
Kontrastwert des Abtastpunktes bzw. Fadenkreuzes durch die Horizontalablenkung.
Inkrementieren/Dekrementieren von I y mit gleichzeitiger Entfernung von der
Ausgangsposition Yo (Inkrementieren bzw. Dekrementieren, gesteuert durch Anzahl
der Schleifendurchläufe für t₁ bzw. Markenkontrastwert = abgetastet) ergibt
Einkreisen zum Erhalt von t₁; nach Erhalt von t₁ erfolgt Erhalt von t₂
entsprechend Verschiebung des Abtastpunktes um Δ Y. Wird diese Zeitrelation
t₁-t₂=tx ins Verhältnis zur Ablenkdauer einer Fernsehzeile gesetzt,
erhält man auch die Geschwindigkeit der Bewegung des Abtastpunktes in Y-Richtung,
wobei diese für die Regelung des Anstieges von Yo bei linearer Regelung
gut verwendet werden kann. Bei inkrementaler Regelung, bzw. binär quantisierter,
wird t₁-t₂ als Wegmaß für die Bewegung in Y-Richtung unmittelbar (über Konstante
K, welche in etwa tan α aus Abb. 1a und Abb. 4 entspricht) verwendet.
Für vy . . . Geschwindigkeit der Bewegung des Abtastpunktes in Y-Richtung=
0, erhält man t₃=POS-X. Bei Verwendung eines Fadenkreuzes nach Abb. 1a oder 4
kann vy hierbei auch ungleich Null sein. Iy±s entspricht dann gleich POS-Y, bzw.
der Zielvorgabe der Y-Koordinate für die Nachlauf- bzw. Zielverfolgungssteuerung.
Abb. 14 zeigt das Fadenkreuz aus Fig. 1a im Detail, wobei bei Verschiebung
des waagrechten Balkens WB in X-Richtung, der Einfluß der Abtastung der
Verschiebung der Y-Koordinate, Y, bzw. Bewegung des Fadenkreuzes auf dieser
Koordinate, in Abhängigkeit von der Balkendicke d gut zu ersehen ist
(strichliert gezeichnet WB*). Zu jeder aufgefundenen X-Position des Fadenkreuzes
erfolgt in vorzugsweiser Ausbildung eine Kalibrierung von Yo als
Ausgangsposition für die Abtastung der Zeitrelation (t₁, t₂) = t x , derart, daß
aus t x , die die Verschiebung von Δ Y anzeigt, eine Regelgröße
abge 01664 00070 552 001000280000000200012000285910155300040 0002003714146 00004 01545leitet wird, die der Fortschaltgeschwindigkeit von Yo bzw. einer
Anstiegsregelung des an Yo überlagerten Sägezahnes (tan α) entspricht.
Abb. 15 zeigt einen Schaltungsvorschlag zum Erhalt
eines konstanten Kontrastwertes bei der Abtastung des Fadenkreuzes zum Ausgleich
von Kontrastwertvariationen, die durch die Balkendicke (d) bedingt sind.
Durch Einstellung der Kontrastverstärkung mit t₁, bzw. t₂ ergibt sich die aus
einer Tabelle abgerufene Verstärkungskorrektur (look- up table). KWD ist eine
Farbdekodierung zur Abtrennung von senkrechtem und waagrechtem Balkensignal
(SB, WB). Anstelle der Farbkodierung kann auch eine dynamische Dekodierung
verwendet sein, wie bereits erläutert worden ist.
In weiterer bevorzugter Ausführung der Meßkamera sind die Ablenkspulen der
Bildaufnahmeröhre auf einem Drehkranz angeordnet, die durch Servosteuerung an
der Bildaufnahmeröhre verdrehbar sind, wobei diese Servosteuerung die Übereinstimmung
der Balken des Fadenkreuzes der bewegten Bildmarke mit den Koordinaten
der Ablenkspulen vornimmt. Die Drehwinkelermittlung erfolgt dann über die
Kameraabtastung der Fadenkreuzbalken durch Bestimmung der zugehörigen Koordinatenabschnitte
betreff (tan β) der Neigung der Koordinatenkreuzbalken. Weiters sind
evtl. Konvergenzfehler durch look-up-table für verschiedene Winkelstellungen
der Ablenkspulen über das Meßraster der Kamera linearisiert.
Claims (31)
1. Meßkamera mit einer elektronischen Ablenkung oder Adressierung des Bildaufnahmepunktes,
gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: im optischen Strahlweg zwischen
Aufnahmeobjekt (OBJT) und Bildaufnahmefläche der Meßkamera (ABF) ist ein Strahlteiler (ST)
angeordnet, über dessen ersten Strahlweg (1) das Objekt auf der Bildaufnahmefläche
der Meßkamera abgebildet ist und über dessen zweiten Strahlweg (2) ein durch gesteuerte
Lichtquelle (LP) belichtetes Meßraster (RT) auf der Bildaufnahmefläche
der Meßkamera abgebildet ist, wobei durch die gesteuerte Lichtquelle die Zuschaltung
des Meßrasters in das aufgenommene Bild erfolgt.
2. Meßkamera nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Summen- bzw. Differenzsignalbilder
(a-b), dem an einem Eingang das Bildsignal des jeweils aufgenommenen Bildes
(uV, B tn ) und am anderen Eingang das Meßrastersignal oder Bildsignal eines jeweils zuvor
aufgenommenen Bildes angelegt ist, wobei der Ausgang des Summen- bzw. Differenzsignalbilders
den Bildinhalt oder das Meßrastersignal erzeugt.
3. Meßkamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler
(ST) zwischen Bildaufnahmefläche der Meßkamera (ABF) und Objektiv (OVI) der Meßkamera
angeordnet ist.
4. Meßkamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler
(ST) zwischen Objektiv der Meßkamera (OVI) und Aufnahmeobjekt (OBJT) angeordnet
ist.
5. Meßkamera nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im optischen Strahlweg
zwischen Aufnahmeobjekt und Kameraobjektiv ein Drehspiegel (DS) oder rotierender Spiegelkörper zur Verschiebung
der Aufnahmefläche des Kameraobjektivs angeordnet ist, wobei die Einspiegelung
des Meßrasters über den Strahlteiler ebenfalls über den Drehspiegel vorgenommen
ist und das Meßraster zugleich als Längenmeßsystem für die Verschiebung des
Objektes durch den Drehspiegel verwendet ist.
6. Meßkamera nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Kontrast unterschiedlicher Strichmarkierungen
(BML) des Meßrasters, (RT), welche die durch den Drehspiegel verschobenen Verschiebungsbezirke
des Objektes markieren und von der Meßkamera abgetastet sind,
wobei diese Markierung der Verschiebungsbezirke die Verdrehung des Drehspiegels
steuert.
7. Meßkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Meßraster auf einem Diafilm hergestellt ist, welcher gegebenenfalls in einem
Rahmen, der jeweiligen Brennweite des Kameraobjektivs entsprechend, ausgewechselt
wird und daß hinter dem Diafilm eine Projektionslampe zur Einblendung des Meßrasters
vorgesehen ist.
8. Meßkamera mit
- a) einer elektronischen Ablenkung oder Adressierung des Bildaufnahmepunktes,
- b) im Strahlweg zwischen Aufnahmeobjekt und Bildaufnahmefläche der Meßkamera (BRO) vorgesehenen Strahlteiler (ST), über dessen ersten Strahlweg das Objekt auf der Bildaufnahmefläche der Meßkamera abgebildet ist und über dessen zweiten Strahlweg ein durch gesteuerte Lichtquelle belichtetes Meßraster auf der Bildaufnahmefläche der Meßkamera abgebildet ist, wobei durch die gesteuerte Lichtquelle die Zuschaltung des Meßrasters in das aufgenommene Bild erfolgt, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch eine Abteilung des von der gesteuerten Lichtquelle
belichteten und auf der Bildaufnahmefläche der Meßkamera abgebildeten Meßrasters
(RT) in zwei Zonen: eine Zone auf der das aufzunehmende Objekt (OBJ)
zur Abbildung gelangt (Zone AN) und eine die außerhalb der Abbildungsfläche
des Objektes und noch innerhalb des von der elektronischen Ablenkung abgetasteten
Bildfensters (BFE) der Meßkamera liegt (Zone AT), wobei jede Zone des
Meßrasters zwecks Einblendung in die Aufnahmefläche der Meßkamera belichtet
ist und die Belichtung bzw. Einblendung der Zone des Meßrasters, auf der auch
das abzubildende Objekt zur Abbildung gelangt unabhängig von der Belichtung
der Zone, die außerhalb der Abbildungsfläche des Objektes sich befindet, abschaltbar
ist, weiters gekennzeichnet, durch eine mit einem Kalibriermuster beschreibbare
Linearisierungsschaltung, in die während der Einblendung des Meßrasterteiles,
innerhalb dem auch die Abbildung des Aufnahmeobjektes auf der
Aufnahmefläche der Meßkamera vorgenommen ist, das der Verzerrung des Objektbildinhaltes
auf der Aufnahmefläche zugrunde liegende Kalibriermuster eingeschrieben
ist sowie durch eine Stellgrößenkorrektur der Linearisierungsschaltung,
die bei Änderung des Kalibriermusters während der Einblendung des Meßrasterteiles,
der außerhalb der Abbildungsfläche des Objektes und noch innerhalb
des von der elektronischen Ablenkung abgetasteten Bildfensters der Meßkamera
liegt, eine Interpolationskorrektur des Ablenkmaßstabes der elektronischen
Ablenkung innerhalb der Aufnahmefläche für das abgetastete Objekt nach
dem jeweils außerhalb der Aufnahmefläche für das abgetastete Objekt erhaltenen
Kalibriermuster der eingeblendeten Meßrasterzone vornimmt.
9. Meßkamera nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch folgende Speicheranordnung:
- a) einem Bildspeicher (BSP), der soviele Speicherplätze enthält, als das auf der Bildaufnahmefläche der Meßkamera eingeblendete Meßraster (RT) Linearisierungseinheiten als graphische Kennzeichnung (z. B. Kreuzung der Koordinatenlinien oder Punkte) aufweist, und die Speicherplätze zur Ablage von Werten zur Korrektur der elektronischen Ablenkung des von der Kamera abgetasteten Bildinhaltes (Δ HAB) und/oder der Ablenkung selbst (Δ VAB) verwendet sind,
- b) einen Pufferspeicher (PSP) zur Zwischenspeicherung von während der Ablenkung einer Zeile auftretenden Objektbildinhalten über Zeitintervalle, die für den jeweils gleichen Bildpunkt einer Zeile zwischen Ein- und Auslesetakt unterschiedliche, die Linearisierung betreffende Taktperiodendauerzeiten sind, wobei die Taktperiodendauerdifferenzen für die Linearisierung aus dem Bildspeicher (BSP) unmittelbar und/oder über ein Rechenwerk ausgelesen und über einen programmierbaren Jittergenerator (PJG) erzeugt sind,
- c) eine Regelschaltung für die Nachregelung der Vertikalablenkung des Elektronenstrahls der Videoröhre, wobei die Regelgröße für die Linearisierung aus dem Bildspeicher (BSP) unmittelbar und/oder über ein Rechenwerk ausgelesen und der Regelschaltung zugeführt sind,
- d) und eine Meßschaltung zur Messung der Abweichung zwischen den sich bei der Einblendung des Meßrasters ergebenden Kalibrierzeiten und den zugehörigen linearen Taktzeiten des Videogenerators, wobei die erhaltenen Meßwerte unmittelbar oder über ein Rechenwerk in den Bildspeicher eingeschrieben werden.
10. Meßkamera nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung
für die Nachregelung der Vertikalablenkung des Elektronenstrahls
der Videoröhre getrennte Eingänge zur Einstellung bzw. Nachregelung des Anstieges
des Ablenkstromes (bei elektromagn. Ablenkung) und des Offsetwertes des
Ablenkstromes, bzw. Nachregelung des Anstieges der Ablenkspannung (bei elektrostatischer
Ablenkung) und des Offsetwertes der Ablenkspannung, aufweist.
11. Meßkamera nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der programmierbare
Jittergenerator (PJG) für die Nachregelung der elektronischen Ablenkung
des von der Kamera abgetasteten Bildinhaltes (Horizontallinearisierung)
von einer in seiner Frequenz steuerbaren Oszillator (VCO) gespeist ist, wobei
durch Nachregelung dieser Oszillatorfrequenz die Interpolationskorrektur des
Ablenkmaßstabes der elektronischen Ablenkung bei Änderung des Kalibriermusters
während der Einblendung des Meßrasterteiles, der außerhalb der Abbildungsfläche
des Objektes liegt über den Teil des Meßrasterteiles der innerhalb der
Aufnahmefläche für das abgetastete Objekt liegt und nicht auf das Bildfenster
der Kamera eingeblendet ist, vorgenommen ist.
12. Meßkamera nach einem der Ansprüche 8 bis 10, mit einer Videoanordnung,
die mit aufeinanderfolgenden Halbbildern, welche sich jeweils durch
einen Zeilensprung zwischen den Halbbildern unterscheiden und zwei aufeinanderfolgende
Halbbilder jeweils ein sich periodisch wiederholendes
Ganzbild ergeben, arbeitet, gekennzeichnet durch folgende Bemessung:
- a) das Meßraster (RT) weist die vierfache Zeilenzahl eines Halbbildes auf und der Bildspeicher entsprechende Speicherplätze (BSP) für die auf den Zeilen des Meßrasters (RT-Synchr.Y) enthaltenen Linearisierungseinheiten (RT-Synchr.X),
- b) vier Bildkanäle, welche das gleiche auf das Objekt bezogene Aufnahmebildfenster betreffen bzw. abtasten bzw. durch Strahlumlenkung zusammengeführt sind, weisen für jeden Bildkanal ein Ablenksystem auf, das jeweils gegenüber dem Ablenksystemen aller anderen der vier Bildkanäle, um ein Halbbild versetzt läuft, wobei die Konvergenz der vier Bildkanäle durch das Meßraster (RT) bzw. dessen Linearisierungsbildelemente (RT-Synchr.Y) bzw. RT-Synchr.X) hergestellt ist,
- c) Jedes der vier Ablenksysteme der Bildkanäle führt zusätzlich zum Zeilensprung zwischen den Halbbildern (Z/2 in Fig. 9b) in zwei weiteren Halbbildphasen jeweils eine Offsetkorrektur der Vertikalablenkung um den Zeilenabstand von 1/4 Zeile des Zeilenabstandes eines Halbbildes (Z) durch, wobei diese vier Halbbildphasen der vier Ablenksysteme so gegeneinander versetzt sind, daß jedes der vier Ablenksysteme jeweils im jeweils gleichen Halbbild eine Fernsehzeile einer Gruppe von jeweils vier benachbarten Fernsehzeilen (UG, GO, G und UGO) ablenkt.
13. Meßkamera nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Signalmultiplexer
bzw. Verbindungsanwahl (MUX), die von den Kennzuständen der Ablenksysteme,
welche den gerade vorgenommenen Zeilensprung (ungerade oder gerade) bzw.
Offset (mit 1/4 Z-Offset oder ohne Offset) anzeigen (TGF-1 bzw. TGF-2 in
Fig. 9) adressiert ist und jede der vier jeweils gleichzeitig abgelenkten
Fernsehzeilen (UG, GO, G und UGO) auf jeweils einen von vier Kanälen schaltet
(I, II, III, IV), wobei ein jeder Kanal für jedes Halbbild stets die gleiche
Fernsehzeile aufweist (hergestellt durch Codierer COD des der Verbindungsanwahl
MUX in Fig. 9b).
14. Meßkamera nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßkamera und/oder die Linearisierungsanordnung der Kamera für Erzielung
folgender technischer Effekte verwendet ist:
- a) Herstellung der Konvergenz von Farbbildelementen einer R-G-B-Kamera,
wobei das Meßraster (RT), bzw. dessen Linearisierungsbildelemente (RT-
Synchr.Y bzw. RT-Synchr.X) den gemeinsamen Strahlgang der Kameravideoaufnahmesysteme
linearisiert,
und/oder - b) Herstellung der Konvergenz von Farbbildelementen eines R-G-B-Projektors,
wobei das Meßraster (RT), bzw. dessen Linearisierungsbildelemente (RT-
Synchr.Y bzw. RT-Synchr.X) den gemeinsamen Strahlgang der Projektionsbildröhren
linearisiert,
und/oder - c) Herstellen der Konvergenz von projizierten Bildelementen zur Erzeugung
eines 3-D-Bildes, wobei das, bzw. die, Meßraster den gemeinsamen Strahlgang
der Projektionsbildröhren linearisiert, bzw. linearisieren,
und/oder - d) Herstellen der Konvergenz von auf mehreren parallel laufenden Videorekorderbildaufzeichnungssystemen aufgezeichneten Bildelementen, wobei die Videorekorderwiedergabeeinheiten und/oder Aufzeichnungseinheiten jeweils einen Pufferspeicher aufweisen, der die Gleichlaufschwankungen der Motore ausgleicht und die Motore der Videorekorder entsprechend gleichlaufend geregelt sind.
15. Meßkamera nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Abtrennung des Bildinhaltes des aufgenommenen Meßrasters (RT) für
die Erzeugung des Signales, welches den Linearisierungseinheiten der Horizontalablenkung
(RT-Synchr.X), und des Signals, welches den Linearisierungseinheiten
der Vertikalablenkung (RT-Synchr.Y) entspricht, durch eine Differenzierschaltung
vorgenommen ist, die den steilen Signalanstieg der Linearisierungseinheiten
des Meßrasters für die Linearisierung der Horizontal-(X-)ablenkung
abtrennt.
16. Meßkamera nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß
das Meßraster auf einer Glasplatte eingeritzt ist und die genannte Abteilung
des Meßrasters durch Lichtkammern mit jeweils für jede Lichtkammer vorgesehener
Beleuchtung (LI, LA) vorgenommen ist.
17. Meßkamera nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die Linearisierungsschaltung an der Ablenkeinheit bzw. am Bildinhalt
eines Monitors vorgenommen ist, wobei anstatt eines Schreib-Lesespeichers
für den Bildinhalt auch ein Festwertspeicher zur Anwendung kommen kann.
18. Meßkamera nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
daß als Pufferspeicher (PSP) zur Zwischenspeicherung des linearisierten
Bildinhaltes zwei Eimerkettenspeicher bzw. CCD-Speicherzeilen verwendet sind,
die über eine Multiplexerschaltung, die durch den Zeilenwechselimpuls
jeweils umgeschaltet ist, jeweils abwechselnd mit dem Inhalt einer Fernsehzeile
beschrieben und gelesen werden, wobei die Linearisierung durch die
Zeitdifferenz der Periodendauer von Einschreibe- und Lesetakt der Zeilenspeicher
vorgenommen ist und die Schiebetakte der Speicherzeilen von Einschreib-
und Lesetakt ebenfalls entsprechend der Multiplexerumschaltung umgeschaltet
sind.
19. Meßkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 18, zur videomäßigen Abtastung einer bewegten Bildmarke bzw. eines
bewegten Bildpunktes
mit
mit
- einer zeilenweise abgelenkten Bildaufnahmeröhre,
- einem in die Bildaufnahmefläche eingeblendeten und/oder am Rand der Bildaufnahmefläche vorgesehenen Meßraster,
- und einer Regelschaltung, bzw. einem Regelkreis, für die Regelung der Vertikalablenkung (Y-Richtung) des Elektronenstrahls der Videoröhre, wobei die von der Bildaufnahmeröhre gelieferten Kontrastwerte des Meßrasters in den Regelvorgang für die Regelung der Vertikalablenkung mit einbezogen sind,
dadurch gekennzeichnet, daß folgende besondere Verwendung der Anordnung
mit folgenden weiteren regelungstechnischen Merkmalen vorgesehen ist:
- a) unter Beibehaltung der zeilenweisen Horizontal-(X-)ablenkung der Bildaufnahmeröhre ist mit der Vertikal-(Y-)ablenkung der Bildaufnahmeröhre eine Zielverfolgungssteuerung der bewegten Markierung durchgeführt, wobei bei Feststellung einer zeitlichen Verschiebung des Kontrastwertes in Bezug zu seiner Sollposition, die Vertikalablenkung der Bildaufnahmeröhre deren Elektronenstrahl (e) in eine Richtung lenkt, die diese zeitliche Verschiebung des Kontrastwertes ausgleicht, wobei die Sollposition des Kontrastwertes durch die Abtastung des auf der Meßfläche bewegten Bildpunktes jeweils bei Übereinstimmung von Bildpunkt und Vertikalablenkung der Bildaufnahmeröhre gegeben ist,
- b) die Positionserfassung der Vertikalablenkung oder deren Kalibrierung erfolgt durch Abzählen der für die Vertikalablenkung vorgesehenen Längenmaßstabseinheiten des Meßrasters, wobei jeweils eine Umschaltung der Zählrichtung entsprechend der jeweiligen Richtungsänderung der Vertikalablenkung vorgenommen ist.
20. Meßkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Fortbewegungsgeschwindigkeit
des abzutastenden Bildpunktes angepaßter Zeilenfrequenz,
bzw. umgekehrt, die Relativgeschwindigkeit zwischen Vertikalablenkung
des Elektronenstrahls der Kameraröhre und Fortbewegung des
abzutastenden Bildpunktes in einer dieser Ablenkrichtung entsprechenden
Richtung, ihr Vorzeichen in incrementalen Schritten, innerhalb sich der
abzutastende Bildpunkt bzw. die abzutastende Bildmarke und der Elektronenstrahl
überschneiden, ändert.
21. Meßkamera nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß für
eine jeweilige Position der Vertikalablenkung des Elektronenstrahls, die
durch die Zielverfolgung des abzutastenden Bildpunktes verursacht ist,
die Ablenkgröße eine Überlagerungsamplitude aufweist (vgl. Wobbelsinus
nach Abb. 13 oder Sägezahn entsprechend Abb. 11), die genannte Überschneidung von
abzutastender Bildmarke und des Elektronenstrahls erzeugt.
22. Meßkamera nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerungsamplitude
einen mit dem Zeilenwechsel der horizontalen Ablenkung getriggerten,
bzw. synchronisierten, Sägezahnverlauf aufweist.
23. Meßkamera nach einem der Ansprüche 19 bis 22, in Verbindung mit einer
numerisch positionierten Bildmarkierung, gekennzeichnet durch folgendes
numerisches Steuer- und Meßverfahren:
- die Bestimmung der jeweiligen Änderung der Y-Position der positionierten Bildmarkierung, welche der für eine Zielverfolgung vorzunehmenden Änderung der Vertikalablenkung der Bildaufnahmeröhre entspricht, erfolgt in Ruhelage der von der Horizontal- bzw. Zeilenablenkung erfaßten X- Position der Bildmarkierung durch Messung der Verschiebung der Bildmarkierung längs dieser Position im Zeitraster der Horizontalablenkung, wobei die numerische Fortbewegung der positionierten Bildmarkierung in X-Richtung, also in der durch das Zeitraster der Horizontalablenkung erfaßten Richtung jeweils zwischen solchen Meßschritten zur Bestimmung der Y-Position der positionierten Bildmarkierung, in Ruhelage der Y- Position der Bildmarkierung vorgenommen ist und sich genannte Positionierungsschritte für X- und Y-Position der Bildmarkierung einander abwechseln.
24. Meßkamera nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß in Ergänzung oder
als Ersatz zur Bestimmung der X-Position der Bildmarkierung durch Ruhelage
der Y-Position, die Überlagerungsamplitude der Vertikalablenkung die zur Erzeugung
der Überschneidung von abzutastender Bildmarke und Elektronenstrahl
während der Erfassung der Y-Position jeweils vorgesehen ist, abgeschaltet
ist.
25. Meßkamera nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß
die Umschaltung der Ruhelage- bzw. Positionierungsschritte der Bildmarkenbewegung
durch den Zeilenwechsel synchronisiert ist bzw. gegebenenfalls
auch die Ab- oder Umschaltung der Überlagerungsamplitude der Y-Ablenkung
durch den Zeilenwechsel synchronisiert ist.
26. Meßkamera nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet,
daß die numerisch positionierte Bildmarkierung ein in Koordinatenrichtung
der numerischen Positionierung ausgerichtetes Fadenkreuz ist, wobei die
Unterscheidung zwischen senkrechtem und waagerechtem Balken des Fadenkreuzes
durch unterschiedliche Farbgebung oder unterschiedliche Dekodierung des
Kontrastwertanstiegs (z. B. durch unterschiedliche Differenzierzeitkonstanten)
erfolgt.
27. Meßkamera nach Anspruch 21 oder 22 und insbesondere 26, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Balken des Fadenkreuzes in Koordinatenrichtung der Ablenkkoordinaten
der Aufnahmeröhre ausgerichtet sind und daß die X-Position
des bewegten Fadenkreuzes durch den senkrechten Strich des Fadenkreuzes über
die Zeilen- bzw. Horizontalablenkung des Elektronenstrahls, bzw. deren Zeitraster,
gemessen ist sowie daß die jeweilige Änderung der Y-Position des bewegten
Fadenkreuzes durch den waagerechten Strich des Fadenkreuzes
durch Messung der sich aus der Änderung der
Y-Position ergebenden Zeitdifferenz im Zeitraster der Horizontal-(X-)ablenkung,
bedingt durch die Überschneidung von Elektronenstrahl und Fadenkreuz,
gemessen ist.
28. Meßkamera nach einem der Ansprüche 19 bis 26, insbesondere nach Anspruch
27, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkspulen der Bildaufnahmeröhre auf
einem Drehkranz angeordnet sind, der durch Servosteuerung an der
Bildaufnahmeröhre verdrehbar ist, wobei diese Servosteuerung die Übereinstimmung
der Balken des Fadenkreuzes der bewegten Bildmarke mit den Koordinaten
der Ablenkspulen vornimmt.
29. Meßkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet,
daß genanntes Meßraster nach erfolgter Linearisierung der
Kamera, bzw. des Bildaufnehmers, wieder entfernt wird und daß ein
resistenter Speicher vorgesehen ist, in dem das Meßraster eingeschrieben
ist und dessen Adressen zu den Adressen des Bildspeichers,
bzw. zu den Adressen der Bildinhaltausgabe, einen Bezug aufweisen,
sowie daß genannte gesteuerte Lichtquelle gegebenenfalls entfallen
kann.
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Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873714146 DE3714146A1 (de) | 1986-04-28 | 1987-04-28 | Messkamera |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3614346 | 1986-04-28 | ||
DE19873714146 DE3714146A1 (de) | 1986-04-28 | 1987-04-28 | Messkamera |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3714146A1 true DE3714146A1 (de) | 1987-11-26 |
Family
ID=25843304
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873714146 Ceased DE3714146A1 (de) | 1986-04-28 | 1987-04-28 | Messkamera |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3714146A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4211550A1 (de) * | 1992-04-06 | 1993-10-07 | Refit Ev | Verfahren und Anordnung zur photogrammetrischen Erfassung von Objekten |
CN114864747A (zh) * | 2022-05-12 | 2022-08-05 | 常州时创能源股份有限公司 | 一种光伏组件的制备方法 |
-
1987
- 1987-04-28 DE DE19873714146 patent/DE3714146A1/de not_active Ceased
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4211550A1 (de) * | 1992-04-06 | 1993-10-07 | Refit Ev | Verfahren und Anordnung zur photogrammetrischen Erfassung von Objekten |
CN114864747A (zh) * | 2022-05-12 | 2022-08-05 | 常州时创能源股份有限公司 | 一种光伏组件的制备方法 |
CN114864747B (zh) * | 2022-05-12 | 2024-03-01 | 常州时创能源股份有限公司 | 一种光伏组件的制备方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8131 | Rejection |