DE3786167T2

DE3786167T2 - Analoges verfahren fuer abweichungskompensation.

Info

Publication number: DE3786167T2
Application number: DE8888900634T
Authority: DE
Inventors: Robert Eckel; Roger Russel
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1986-12-24
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1993-09-23
Anticipated expiration: 2007-12-11
Also published as: NO172829B; DE3786167D1; ES2006011A6; KR920003647B1; AU597778B2; KR890700292A; EP0295288A1; NO172829C; JP2591811B2; NO883694L; EP0295288B1; NO883694D0; IL84682A0; AU1088788A; IL84682A; WO1988005243A1; US4771267A; JPH01501592A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrigieren eines analogen Signales bezüglich unerwünschter Signalkomponenten, mit den Schritten:
- Empfangen des analogen Signales;
- Digitalisieren des analogen Signales, um ein unaufbereitetes digitales Signal zu erzeugen;
- Verarbeiten des unaufbereiteten digitalen Signales, um ein digitales Korrektursignal zu erzeugen;
- Konvertieren des digitalen Korrektursignales in ein analoges Korrektursignal;
- Anwenden des analogen Korrektursignales auf das analoge Signal, um ein korrigiertes analoges Signal zu erzeugen.
Sie betrifft ebenfalls das entsprechende System.
Ein Verfahren der vorstehend genannten Art ist aus der EP-A- 0 138 579 bekannt. Obwohl diese Erfindung insbesondere Anwendung findet bei vielelementigen elektrooptischen Bildaufnahmesystemen und genauer gesagt bei der Korrektur von Ungleichmäßigkeiten, welche durch einzelne Detektorelemente in einem elektrooptischen Bildaufnahmesystem hervorgerufen werden, wird es zu sehen sein, daß die Erfindung zum Korrigieren von analogen oder digitalen Signalfolgen bezüglich eines beliebigen Satzes an unerwünschten Charakteristika verwendbar ist.
In der Technik ist es gut bekannt, daß die zahlreichen Elemente in einem vielelementigen Fokalebenenarray wegen des Fehlens von Gleichförmigkeit zwischen den einzelnen Elementen die Systemleistung begrenzen. In einem typischen Infrarot-Detektor- Array führen zum Beispiel die Ansprechempfindlichkeit, Veränderungen im Gleichstrom-Offset und Veränderungen im Verstärkungsfaktor zu einem Anstieg von festen periodischen Störspannungen auf eine Größenordnung, welche thermische Bilder von geringem Kontrast leicht überdecken kann. In der Vergangenheit wurden solche Ungleichförmigkeiten durch eine Vielzahl von Hintergrundtemperaturreferenzen oder durch das Synthetisieren von wenigstens einer solchen Hintergrundtemperaturreferenz korrigiert. Siehe zum Beispiel Band 4, 298 und 887 - "Non- Uniformity Correction in a Multi-element Detector Array", Rode, 3. November, 1981.
Analoge Verfahren, welche die mittlere Hintergrundtemperatur zur Verwendung beim Korrigieren von Ungleichförmigkeiten synthetisieren, subtrahieren im wesentlichen die mittlere Antwort für jedes Detektorelement von der aktuellen Antwort. Das Erzeugen eines gewichteten Mittelwertes erfordert jedoch während eines anfänglichen Mittelungsintervalles das Sammeln und Aufzeichnen von Informationen, was eine Verzögerung in der Ansprechempfindlichkeit des Bildaufnahmesystemes mit sich bringt. Darüberhinaus können diese Techniken ein vollständiges Rücksetzen erfordern, wenn sich die Umgebung der Szene signifikant ändert (führt zum Schiefliegen des gewichteten Mittelwertes), oder wenn es keine Änderungen in der Szene gibt (Betrachten einer leeren Szene).
Ungleichförmige Korrektur wurde auf der digitalen Ebene durch Verwendung einer digitalen Korrektur des digitalisierten Videobildes mit den für jedes Einzelbild gegen eine thermische Referenz aktualisierten Termen durchgeführt. Bei diesem Ansatz wird das einem jeden Bildelement entsprechende digitale Wort bezüglich des Offset- und des Verstärkungsfaktors einzeln kompensiert. Bekannte digitale Techniken haben sich jedoch dort als ineffektiv erwiesen, wo die Ungleichförmigkeiten selbst um ein Vielfaches größer sind als die gewünschte Signalkomponente, da ein Teil des begrenzten Dynamikbereiches des digitalen Systemes bei der Kompensation verwendet wird. Der für das Signal verfügbare effektive Dynamikbereich wird reduziert, da die Bitgenauigkeit des digitalen Signales nach der Kompensation geringer sein wird als die anfängliche Bitgenauigkeit des Analog-Digital-Umsetzers. Darüberhinaus erfordern Techniken, welche analoge Rückkopplung des digitalisierten Signales zur Korrektur verwenden, daß die Bitbreite des Digital- Analog-Umsetzers um wenigstens einige Bits größer ist als die Bitbreite des digitalen Wortes. Unglücklicherweise sind Digital- Analog-Umsetzer mit hoher Geschwindigkeit und mit mehr als 12 Bits nicht ohne weiteres verfügbar. Aber selbst wenn sie verfügbar sind, fehlt solchen D/A-Umsetzern mit großer Bitbreite die Linearität und Gleichförmigkeit über den gesamten Bitbereich.
Ein Verfahren zur Kompensation von Ungleichförmigkeiten der oben diskutierten Art ist in der eingangs erwähnten EP-A-138 579 offenbart. Die Kompensationsschaltung, die Gegenstand dieser Patentanmeldung ist, verwendet eine Analog-Digital-Analog- Rückkopplung um Ungleichförmigkeiten im Offset zu kompensieren.
Der Offset wird von dem analogen Signal abgezogen, um dem Operationsbereich des folgenden Analog-Digital-Umsetzers zu entsprechen.
Aus diesem Grund hat sich in der Technik ein Bedarf insbesondere an einem verbesserten Verfahren zum Kompensieren von Ungleichförmigkeiten in einem vielelementigen Detektorarray sowie mehr allgemein an einem verbesserten Verfahren eingestellt, um analoge Signale oder digitale Signale großer Bitlänge bezüglich unerwünschter Signalcharakteristiken zu korrigieren.
Es ist eine generelle Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren und ein System zu schaffen, um ein analoges oder digitales Signal oder eine Folge solcher Signale bezüglich eines Satzes an unerwünschten Signalcharakteristiken zu korrigieren.
Genauer gesagt ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine neue Technik zu schaffen, um Ungleichförmigkeiten in den Ausgangssignalen der Elemente eines auf eine Szene fokussierten Detektorarrays zu korrigieren.
Um ein analoges Signal bezüglich ungewünschter Charakteristiken zu korrigieren, verwendet die Erfindung in einem Verfahren von der eingangs diskutierten Art die folgenden Schritte und Maßnahmen:
- Vergleichen wenigstens eines Bitkette aus dem unaufbereiteten digitalen Signal mit einer digitalen Referenzzahl;
- Addieren des Ergebnisses des Vergleiches zu einer Speicherzahl, um eine neue Speicherzahl zu erzeugen; und
- Speichern der neuen Speicherzahl.
Das Verfahren und das entsprechende System können verwendet werden, um eine Folge von analogen Signalen zu korrigieren. Das Verfahren und das entsprechende System sind ferner für das Korrigieren digitaler Signale nutzbar.
Die Länge der zur Erzeugung des digitalen Korrektursignales verwendeten Bitkette und die Länge des digitalen Korrektursignales selbst kann geringer gehalten werden, als die Bitlänge des unaufbereiteten digitalen Signales.
Zusätzliche Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.
In den Zeichnungen:
Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagranm eines Systemes, das die Kompensationstechnik der vorliegenden Erfindung verwendet.
Fig. 2 ist ein schematisches Blockdiagramm eines digitalen Korrekturteilsystemes für ein System, das die Kompensationstechnik der vorliegenden Erfindung verwendet.
Fig. 3a ist die Wiedergabe aktueller Oszilloskopbilder eines unaufbereiteten, unkorrigierten Videosignales sowie des Signales nach grober 4-Bit-Kompensation.
Fig. 3b ist eine Wiedergabe von aktuellen Oszilloskopbildern eines unaufbereiteten, unkorrigierten Videosignales sowie des Signales, nach dem es eine Grob-(4-Bit) und eine Fein-(12-Bit)-Kompensation erfahren hat.
Diese Erfindung beschäftigt sich mit dem generellen Problem, Signale bezüglich unerwünschter charakteristiken zu korrigieren, und mehr speziell mit dem Problem, ungleichförmigkeiten unter den Elementen eines vielfachen Detektorarrays zu korrigieren, um die von dem Array empfangene Information über die Szene genau wiederzugeben. obwohl, wie von einem Fachmann zu erkennen ist, die Anwendbarkeit der Erfindung nicht auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel begrenzt ist, sind die bevorzugten Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit Infrarot-Bildaufnahmesystemen entwickelt worden. Aus diesem Grund bezieht sich die Diskussion hier auf die Anwendung der Erfindung zum Korrigieren von Ungleichförmigkeiten in Infrarot-Bildaufnahmesystemen.
Fig. 1 liefert ein schematisches Blockdiagramm eines Systemes, welches die Kompensationstechnik der vorliegenden Erfindung verwendet. Dem Fachmann bekannte, geeignete Bildaufnahmesysteme werden verwendet, um ein IR-Videoeingangssignal zu liefern, indem ein Bild auf ein vielelementiges Fokalebenenarray fokussiert wird, welches eine zweidimensionale Matrix von im infraroten empfindlichen Detektoren ist. Bekanntermaßen ist ein Multiplexer vorhanden, welcher für die weitere Bearbeitung die Detektorausgänge seriell umsetzt. Die seriell umgesetzte Ausgabe wird für die Korrektur der Ungleichförmigkeit dem System 10 zugeführt, welches das Verfahren und das System der Erfindung verwendet.
Nachdem es in das System 10 für die Kompensation der Ungleichförmigkeit gelangt ist, wird das Infrarot-Videoeingangssignal an den positiven Eingangsanschluß 42 eines Operationsverstärkers 44 gekoppelt. Der Operationsverstärker 44 hat ferner einen negativen Eingangsanschluß 41, der ausgewählt an andere Systemkomponente gekoppelt ist, wie hier an anderer Stelle beschrieben ist.
Der Operationsverstärker 44 weist einen Ausgang 43 auf, welcher ein analoges Ausgangssignal an den Eingang 53 eines Analog- Digital (A/D)-Umsetzers 52 koppelt. Der A/D-Umsetzer 52, der zum Beispiel ein 12-Bit-Umsetzer sein kann, hat einen Eingang 54, welcher an einen Taktgeber 71 für die Bildelementrate gekoppelt ist. Der Taktgeber 71 für die Bildelementrate wird als Zähler verwendet, um die Berechnung des Korrektursignales, die Anwendung von Korrektursignale, etc. zu synchronisieren.
Der A/D-Umsetzer 52 erzeugt an seinem Ausgang 55 ein unaufbereitetes digitales Ausgangssignal. Das unaufbereitete digitale Ausgangssignal ist an einen Signalprozessor gekoppelt, welcher zum Beispiel eine Nachführschaltung für ein Lenkgeschoß sein kann. Wichtiger für die Diskussion der Erfindung ist es, daß das digitale Ausgangssignal weiter an einen Eingang 80 einer digitalen Schaltung 82 zur Kompensation von Ungleichförmigkeit (NUC) und an einen Eingang 83 eines NUC 84 gekoppelt ist. Die Gesamtzahl der digitalen Bits in dem unaufbereiteten digitalen Signal spiegelt den Temperaturbereich für das IR-Bild wieder. Für einen 5º-Temperaturbereich könnte zum Beispiel eine Auflösung von 5/2&sup8; oder 5/256 oder 0,02 Grad repräsentiert sein.
Die NUC-Schaltungen 82 und 84 erzeugen unter Verwendung des unaufbereiteten digitalen Eingangssignales von dem A/D-Umsetzer 52 digitale Korrektursignale. NUC 84 erzeugt 4 digitale Bits, die zur Grobkorrektur verwendet werden, während NUC 82 12 digitale Bits erzeugt, die zur Feinkorrektur verwendet werden, wie es unten noch genauer erläutert werden wird. Die Zahl der Bits kann je nach Anforderung erhöht oder verringert werden.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm von typischen NUC-Schaltungskomponenten, wie sie für das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel dieser Erfindung verwendet werden. Soweit die in Fig. 2 beschriebenen Schaltungskomponenten allgemein sowohl in NUC 82 als auch in NUC 84 verwendet werden, wird Fig. 2 nur einmal diskutiert, obwohl klar ist, daß von einem Fachmann basierend auf der spezifisch verwendeten Korrekturverarbeitungstechnik Änderungen an den in Fig. 2 gezeigten NUC vorgenommen werden können, ohne von der offenbarten Erfindung abzuweichen.
Um es noch einmal zu wiederholen, ein unaufbereitetes digitales Ausgangssignal von dem A/D-Umsetzer 52 ist zu einem Eingang 83 des NUC, in diesem Falle des NUC 84, gekoppelt. Der Eingang 80 ist ein Eingang zu einem digitalen Komparator 60. An einen Eingang 61 des Komparators 60 ist ebenfalls eine "Steuerzahl" gekoppelt. Die Steuerzahl ist eine digitale Zahl, die in diesem Falle so ausgewählt ist, daß sie die Bereichsmitte des A/D- Umsetzers 52 repräsentiert, die Steuerzahl kann jedoch ein beliebiges Niveau sein.
Der Komparator 60 vergleicht die Steuerzahl mit dem unaufbereiteten digitalen Signal, um entsprechend dem relativen Wert der Steuerzahl verglichen mit dem unaufbereiteten digitalen Eingangssignal ein Ausgangssignal von +1, 0 oder -1 zu erzeugen.
Das höchstwertige Bit (MSB) des unaufbereiteten digitalen Signales kann ebenfalls verwendet werden, um in einem anderen Ausführungsbeispiel die Ausgangssignale +1 oder -1 zu liefern. Dieses Ausgangssignal wird von dem Ausgang 61 des Komparators 60 an einen Eingang 91 eines digitalen Addierers 94 gekoppelt. An einen Eingang 92 des digitalen Addierers 94 ist ebenfalls eine Speicherzahl aus der Speichereinheit 64 gekoppelt. Der Speicher 64 ist typischerweise ein statischer Speicher mit direktem Zugriff. Die anfängliche Speicherzahl ist eine Zufallszahl, die von dem Speicher 64 an den Eingang 92 des digitalen Addierers 94 geliefert wird.
Der digitale Addierer 94 addiert die Speicherzahl zu dem Ausgang des Komparators 60 (+1, -1 oder 0), um eine neue Speicherzahl zu erzeugen. Diese neue Speicherzahl wird von einem Ausgang 93 des Addierers 94 an einen Eingang 62 des Speichers 94 gekoppelt und an einer für das jeweilige Bildelement vorgesehenen Speicherstelle gespeichert.
Eine Einheit 96 für Chip-Auswahl-Schreibkontrolle ist mit ihrem Ausgang 95 ebenfalls an einen Ausgang 63 des Speichers 64 gekoppelt. Verstärkungsfaktor, Offset und ähnliche Daten werden aus Kalibrierfenstern an einen Eingang 93 der Kontrolleinheit 96 gekoppelt. Informationen über die Bildelementrate werden von dem Ausgang 99 des Adresszählers 98 ebenfalls an einen Eingang 67 des Speichers 64 geliefert. Der Adresszähler 98 wird verwendet, um die Korrektur von Bildelementsignalen zu synchronisieren, und wird an dem Eingang 97 von einem Ausgang 72 des Taktgebers 61 für die Bildelementrate gespeist.
Das unaufbereitete digitale Signal wird so durch den NUC aus Fig. 2 verarbeitet, um ein digitales Korrektursignal, d.h. die neue Speicherzahl zu erzeugen. Nun wird wieder auf Fig. 1 Bezug genommen. Dieses digitale Korrektursignal wird von einem Ausgang 85 des Speichers 64 in einen Eingang 21 eines Digital-Analog- Konverters (DAU) 20 (Fig. 1) gespeist. In einein entsprechenden Prozeß in NUC 82 wird gleichfalls ein digitales Korrektursignal erzeugt und seinerseits an einen Eingang 23 des DAU 24 gekoppelt. Das an den DAU 20 gelieferte digitale Korrektursignal kann zum Beispiel ein 4-Bit-Eingangssignal sein, um für grobe digitale Korrektur zu sorgen. Das an den DAU 24 gelieferte digitale Korrektursignal kann zum Beispiel ein 12-Bit-Eingangssignal sein, um für feine digitale Korrektur zu sorgen. Der DAU 20 wird verwendet, um durch Konvertierung des digitalen 4-Bit- Eingangssignales in ein analoges Korrektursignal für eine grobe Offset-Korrektur zu sorgen. Das analoge Korrektursignal wird von einem Ausgang 22 des DAU 20 auf den negativen Eingang 41 des Verstärkers 44 gekoppelt. Der DAU 24 wird verwendet, um durch Konvertierung des digitalen 8-Bit-Eingangssignales in ein analoges Korrektursignal für feine Offset-Korrektur zu sorgen. Das analoge Korrektursignal wird von einem Ausgang 25 des DAU 24 über einen Widerstand 48 an den negativen Eingang 41 des Verstärkers 44 gekoppelt. Ungleichförmigkeiten im Verstärkungsfaktor des Bildelementes können ebenfalls korrigiert werden, indem anstelle des Verstärkungsfaktor-Registers 40 der DAU 20 verwendet wird; in welchem Falle der Referenzeingang des DAU 20 mit Position 45 verbunden würde und der Ausgang des DAU 20 mit Position 46 verbunden würde. Die DAU 20 und 24 können zum Beispiel 12-Bit-Umsetzer sein, wie sie kommerziell von Analog Devices, Inc., verfügbar sind. Obwohl die Bitlänge der Umsetzer nicht gleich sein muß, müssen die DAU wiederholbar denselben Grad an Auflösung haben.
Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 ist es Zweck der Erfindung, Ungleichförmigkeiten im Gleichstrom-Verstärkungsfaktor und anderem zwischen Signalen von den Pixel-Elementen zu eliminieren. Im Betrieb arbeitet das in den Fig 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt. Zu Beginn wird ein unkompensiertes analoges Ausgangssignal eines bestimmten Pixel-Elementes von dem Operationsverstärker 44 empfangen. Dieses Signal enthält Signalkomponente, welche die dem speziellen Pixel eigenen Ungleichförmigkeiten repräsentieren. Zu Beginn wird an dem Eingang 41 des Verstärkers 44 kein Kompensationssignal auftreten. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 44 ist daher ein unkompensiertes analoges Signal. Das unkompensierte analoge Signal wird dann in den A/D-Umsetzer 52 eingespeist und digitalisiert, wodurch ein unaufbereitetes digitales Signal erzeugt wird. Dieses unaufbereitete digitale Signal wird zu der Signalverarbeitungsschaltung, zum Beispiel einer Nachführschaltung geführt, und wird ebenfalls an den NUC 84 geliefert. Der NUC 84 erzeugt ein digitales Grob-Korrektursignal, in dem er das unaufbereitete digitale Signal verarbeitet. Genauer gesagt wird das unaufbereitete digitale Signal an den Eingang 83 des Komparators 60 geführt, welcher ebenfalls mit einer Steuerzahl versorgt wird. Der Komparator vergleicht die Steuerzahl DN mit dem unaufbereiteten digitalen Signal I. Wenn I ≥ DN, hat der Komparator einen Ausgang von -1; wenn I < DN hat der Komparator einen Ausgang von +1; wenn I - D < 1, hat der Komparator einen Ausgang von 0.
Der Ausgang des Komparators 60 wird dem digitalen Addierer 94 zugeführt, dem ebenfalls ein Speichertherm aus der Speichereinheit 64 zugeführt wird. Der anfängliche Speicherterm ist eine Zufallszahl, so daß die Speichereinheit anfänglich ein Array von Zufallszahlen enthält, von denen jede einem anfänglichen Speicherterin für ein entsprechendes Pixel entspricht. Der digitale Addierer würde entsprechend der vorstehend diskutierten Logik dann dafür sorgen, daß eine +1, -1 oder 0 zu dem Speicherterm addiert würde. Der Ausgang des digitalen Addierers 94 ist ein neuer Speicherterm, welcher in die Speichereinheit 94 rückgekoppelt wird und anstelle des vorherigen Speichertermes an die geeignete Speicheradresse für das Pixel geschrieben wird. Da der Korrekturprozeß seriell für die Pixel- Elemente wiederholt wird, wird folglich ein Array von einzelnen Speichertermen erzeugt werden, welche jeweils einem Pixel-Element zugeordnet sind. Der neue Speicherterm wird nun als digitales Korrektursignal verwendet und von dem Ausgang 85 der Speichereinheit 64 zu dem Eingang 21 des DAU 20 rückgekoppelt. Der DAU 20 konvertiert das digitale Korrektursignal in ein analoges Korrektursignal. Das analoge Korrektursignal wird an den negativen Eingang 41 des Verstärkers 44 gekoppelt. Das unkorrigierte analoge Signal wird dadurch durch das analoge Korrektursignal korrigiert und ein korrigiertes analoges Signal wird nun von dem Ausgang 43 des Verstärkers 44 geliefert. Eine Kompensation des Verstärkungsfaktors wird erreicht, indem anstelle des Verstärkungswiderstandes 40 der DAU 20 verwendet wird und der Ausgang 22 des DAU 20 an den Ausgang 43 des Verstärkers 44 gekoppelt wird. Die Referenz des DAU 20 wird auf die Position 45 korrigiert. Nun wird das neue korrigierte analoge Signal an den A/D-Umsetzer gekoppelt, digitalisiert und wiederum zur Erzeugung eines neues Speichertermes an den NUC 84 gekoppelt. Da dieser Vorgang aufeinanderfolgend wiederholt wird, wird der Ausgang des Komparators schließlich auf Null gehen, der Speicherterm wird konstant bleiben, und ein konstantes Korrektursignal wird auf das Ausgangssignal für das zugeordnete Pixel-Element angewendet werden.
Dieser Vorgang wird für jedes Pixel-Element wiederholt, bis der Speicher 64 schließlich ein Array von Speichertermen enthält, für das die Ausgaben des Komparators Null sind. Auf diese Weise kann ein Satz von Korrektursignalen erzeugt und im Speicher abgespeichert werden, wobei jeder Term die geeignete Ungleichförmigkeitskompensation für jedes Pixel-Element liefert. Der Takt 71 für die Bildelementrate wird verwendet, um die Erzeugung des geeigneten Korrektursignales zu synchronisieren, und um die Anwendung des geeigneten Korrektursignales auf das entsprechende analoge Eingangssignal des Pixel-Elementes zu synchronisieren.
In dem aufgezeigten Ausführungsbeispiel wird anfänglich eine Grobkorrektur gemacht, indem die vier höchstwertigen Bits des unaufbereiteten digitalen Signales von dem Ausgang 55 des ADU 52 auf den NUC 84 gekoppelt werden. Nach einem von der Bildelementrate und dem Berechnungsalgorithmus für den Korrekturterm abhängenden anfänglichen Intervall ist die Grobkorrektur vollendet und das System wird durch die Kopplung des unaufbereiteten digitalen Signales von dem Ausgang 55 des ADU 52 auf den NUC 82 fein abgestimmt. Nach einem zusätzlichen Intervall, das von der Bildelementrate und dem Berechnungsalgorithmus für den Korrekturterm abhängt, ist die Feinabstimmungskorrektur beendet. Grobkorrektur, Feinkorrektur und Verstärkungsfaktorkorrektur können erreicht werden, indem die Ausgänge 81 und 85 von NUC 82 und 84 jeweils durch die DAU 20 bzw. 24 gekoppelt werden, und durch die Verstärkungsfaktorwiderstände 40 und 48.
Es ist zu sehen, daß die Erfindung nicht notwendigerweise auf einen bestimmten Korrekturalgorithmus beschränkt ist, und daß die gezeigten Ausführungsbeispiele lediglich der Illustration und Erklärung dienen. Der in Fig. 2 gezeigte NUC könnte zum Beispiel ganz oder teilweise durch andere Komponenten ersetzt und in Abhängigkeit von der Charakteristik des zu korrigierenden originalen Analogsignales ein anderer Korrekturalgorithmus verwendet werden. Darüberhinaus könnten eine Vielzahl von NUC zeitlich nacheinander, zeitlich gleichzeitig oder auf andere Weise erforderlich sein, um den Korrekturanforderungen zu entsprechen.
Die Vorteile der Erfindung sind zahlreich. In einer Anwendung bewerkstelligt die Erfindung eine Echtzeit-Kompensation des Gleichstromoffsets und des Verstärkungsfaktors für mehr als 2&sup8; x 2&sup8; Bildelemente. Die Erfindung kann auf einem Chip gefertigt werden, der von geringen Abmaßen ist; sie ist bei geringen Kosten herstellbar und weist einen sehr geringen Leistungsverbrauch auf. Die Erfindung kann ein korrigiertes Videoausgangssignal von mehr als 10-Bit bei Datenraten bis zu 5 MHz liefern. Durch Verwendung analoger Kompensation kann der volle Bereich des A/D-Umsetzers am Eingang für Nutzung durch das Signal erhalten bleiben.
Darüberhinaus erlaubt es die Verwendung von mehreren NUC- Schleifen und entsprechend mehreren D/A-Umsetzern mit überlappenden Bereichen, anstelle eines einzelnen hochauflösenden DAU mehrere DAU mit jeweils wenig Bit zu verwenden. Zum Beispiel können ein 4-Bit- und ein 12-Bit-DAU, welche in einer geschlossenen Schleife mit überlappenden Bereichen arbeiten, einen einzelnen 14-Bit-DAU ersetzen. Es ist einfach erforderlich, den DAU für die Feinabstimmung so zu skalieren, daß sein Bereich größer ist als der Fehler plus ein geringwertigstes Bit des Grob-DAU. Genauigkeit bei dem Grob-DAU ist nicht nötig, weil Fehler durch die geschlossene Schleife unter Verwendung des feinabstimmenden DAU ausgeglichen werden.
Es ist ebenfalls zu sehen, daß die Erfindung gleichfalls verwendet werden kann, um durch die Verwendung einer Kombination von DAU's, Prozessoren und ADU's Beschränkungen von digitalen Korrekturtechniken zu überwinden. Es wird nunmehr auf Fig 1 Bezug genommen. In dem Ausführungsbeispiel kann eine digitale Signalguelle (nicht gezeigt) an einen DAU (nicht gezeigt) gekoppelt werden, um ein unkorrigiertes analoges Signal zu erzeugen, welches dem unkorrigierten digitalen Signal entspricht. Das analoge Signal kann danach in Übereinstimmung mit den vorstehend diskutierten Korrekturverfahren verarbeitet werden, so daß die Erfindung sowohl zum Korrigieren von digitalen als auch von analogen Signalen nutzbar ist.
In Abhängigkeit von der Natur der Ungleichmäßigkeiten kann der Datenprozessor Verarbeitungstechniken verwenden, welche schnell und effizient die unerwünschten Charakteristiken in Echtzeit eliminieren; es ist jedoch zu bemerken, daß digitale Addierer, Multiplizierer und andere digitale Komponenten hoher Geschwindigkeit verwendet werden müssen, damit das System funktioniert. Darüberhinaus können die Daten mit einer geringeren Rate als die aktuelle Bildelementrate geladen werden, um die Anforderungen an den Durchsatz durch die CPU zu reduzieren.
Es ist zu sehen, daß die vorliegende Erfindung die Beschränkungen bekannter Techniken zur Kompensation von Ungleichförmigkeit vermeidet. Die direkte Verwendung einer Temperaturreferenz wird vermieden. Die Korrekturzeit wird so schnell erreicht, daß sie in Echtzeit nicht signifikant ist. Selbst unter der Annahme, daß die Ungleichförmigkeiten der Bildelemente über den Temperaturbereich der Umgebung nicht konstant sind, würde eine abrupte Änderung in der Hintergrundstrahlung nur eine minimale Auswirkung auf die Korrekturschaltung haben, weil der Wechsel die automatische Iteration von neuen Korrekturtermen starten würde. Um die Genauigkeit der Korrekturterme periodisch zu testen, könnte die Schaltung den Grob-/Fein-Korrekturprozeß neu initiieren und einen neuen Satz an Speichertermen in einem so kurzen Zeitabschnitt erhalten, daß er in Echtzeit nicht signifikant ist. Es ist allgemein ebenfalls nicht relevant, ob das Array beobachtet oder abtastet.
Die Fig. 3a und 3b sind graphische Wiedergaben der Ausgänge des A/D-Umsetzers 52 für ein Videoeingangssignal (Analog), das eine 4-Bit- bzw. eine 12-Bit-Kompensation durchlaufen hat. Diese Fig. zeigen deutlich, wie unter Verwendung der Lehre des Erf inders Ungleichmäßigkeiten bei Elementen eines Fokalebenenarrays eliminiert werden können.

Claims

1. Verfahren zum Korrigieren eines analogen Signales bezüglich unerwünschter Signalkomponenten, mit den Schritten:

- Empfangen des analogen Signales;

- Digitalisieren des analogen Signales, um ein unaufbereitetes digitales Signal zu erzeugen;

- Verarbeiten des unaufbereiteten digitalen Signales, um ein digitales Korrektursignal zu erzeugen;

- Konvertieren des digitalen Korrektursignales in ein analoges Korrektursignal;

- Anwenden des analogen Korrektursignales auf das analoge Signal, um ein korrigiertes analoges Signal zu erzeugen;

dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Verarbeitens die Schritte umfaßt

- Vergleichen wenigstens einer Bitkette aus dem unaufbereiteten digitalen Signal mit einer digitalen Referenzzahl;

- Addieren des Ergebnisses des Vergleiches zu einer Speicherzahl, um eine neue Speicherzahl zu erzeugen; und

- Speichern der neuen Speicherzahl.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Korrigieren des analogen Signales bezüglich eines Satzes von unerwünschten Signalkomponenten, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Schritt des Verarbeitens den Schritt des Erzeugens eines Satzes von digitalen Korrektursignalen umfaßt;

- der Schritt des Konvertierens den Schritt des Konvertierens des Satzes von digitalen Korrektursignalen in einen Satz von analogen Korrektursignalen umfaßt; und

- der Schritt des Anwendens den Schritt des Anwendens des Satzes von analogen Korrektursignalen auf das analoge Signal umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zum Korrigieren einer Folge von analogen Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Schritt des Empfangens den Schritt des aufeinanderfolgenden Empfangens eines jeden analogen Signales umfaßt;

- der Schritt des Digitalisierens den Schritt des Digitalisierens eines jeden analogen Signales umfaßt, um ein unaufbereitetes digitales Signal zu erzeugen;

- der Schritt des Verarbeitens den Schritt des Verarbeitens eines jeden unaufbereiteten digitalen Signales umfaßt, um eine Vielzahl von digitalen Korrektursignalen zu erzeugen;

- der Schritt des Konvertierens den Schritt des Konvertierens der Vielzahl von digitalen Korrektursignalen in eine entsprechende Vielzahl von analogen Korrektursignalen umfaßt;

- der Schritt des Anwendens den Schritt des Anwendens eines jeden aus der Vielzahl von analogen Korrektursignalen auf sein eigenes analoges Signal umfaßt;

und weiter gekennzeichnet durch die Schritte

- aufeinanderfolgendes Wiederholen der vorherigen Schritte für jedes analoge Signal in der Folge; und

- Synchronisieren der vorhergehenden Schritte, wodurch jedes analoge Signal durch seine eigene Vielzahl von Korrektursignalen korrigiert wird.

4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch den Schritt

- Wiederholen der vorhergehenden Schritte für das korrigierte analoge Signal (die korrigierten analogen Signale), um für eine zeitlich fortlaufende Korrektur zu sorgen.

5. Verfahren zum Korrigieren eines digitalen Mehrbit-Signales bezüglich unerwünschter Signalkomponenten, mit den Schritten:

- Empfangen des unaufbereiteten digitalen Signales;

- Konvertieren des digitalen Korrektursignales in ein analoges Korrektursignal;

- Anwenden des analogen Korrektursignales auf ein analoges Äquivalent des unaufbereiteten digitalen Signales, um ein korrigiertes analoges Signal zu erzeugen;

dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Verarbeitens die Schritte umfaßt

- Speichern der neuen Speicherzahl.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch den Schritt

- Konvertieren des korrigierten analogen Signales in ein korrigiertes digitales Mehrbit-Signal und Wiederholen der vorhergehenden Schritte für das korrigierte digitale Signal, um für eine zeitlich fortlaufende Korrektur zu sorgen.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes digitale Korrektursignal eine Bitlänge aufweist, die kleiner oder gleich der Bitlänge des unaufbereiteten digitalen Signales ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren dazu angepaßt ist, ungleichmäßige Offset- oder Verstärkungspegel für Detektorelemente in einem Fokalebenenarray zu korrigieren.

9. System zum Korrigieren einer Folge von analogen Signalen bezüglich ungewünschter Signalkomponenten mit:

- Mitteln zum aufeinanderfolgenden Empfangen jedes analogen Signales;

- Mitteln (52) zum Digitalisieren eines jeden analogen Signales, um ein unaufbereitetes digitales Signal zu erzeugen;

- Mitteln (82, 84) zum Verarbeiten eines jeden unaufbereiteten digitalen Signales, um eine Vielzahl von digitalen Korrektursignalen zu erzeugen;

- Mitteln (20, 24) zum Konvertieren der Vielzahl von digitalen Korrektursignalen in eine entsprechende Vielzahl von analogen Korrektursignalen;

- Mitteln (44, 40, 48) zum Anwenden jeder Vielzahl von analogen Korrektursignalen auf ihr eigenes analoges Signal, um ein korrigiertes analoges Signal zu erzeugen;

- Mitteln zum aufeinanderfolgenden Berechnen eines jeden analogen Signales in der Folge;

gekennzeichnet durch

- Mittel (60) zum Vergleichen wenigstens einer Bitkette aus dem unaufbereiteten digitalen Signal mit einer digitalen Referenzzahl;

- Mittel (94) zum Addieren des Ergebnisses des Vergleiches zu einer Speicherzahl, um eine neue Speicherzahl zu erzeugen;

- Speichern der neuen Speicherzahl in einen Speicher (64); und

- Mittel (71) zum Synchronisieren der Signalkorrekturen, wodurch jedes analoge Signal durch seine eigene Vielzahl an Korrektursignalen korrigiert wird.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (20, 24) zum Konvertieren jeden Satzes an digitalen Korrektursignalen in analoge Korrektursignale eine Vielzahl von Digital-Analog-Umsetzermitteln umfaßt, die jeweils eine Bitlänge kleiner als die Bitlänge des unaufbereiteten digitalen Signales aufweisen.

11. System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das System dazu angepaßt ist, ungleichmäßige Offset- und/oder Verstärkungspegel für Detektorelemente in einem Fokalebenenarray zu korrigieren.