DE4037739C1 - - Google Patents
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- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
- H04N5/33—Transforming infrared radiation
-
- G—PHYSICS
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/20—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from infrared radiation only
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
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- H04N5/20—Circuitry for controlling amplitude response
- H04N5/205—Circuitry for controlling amplitude response for correcting amplitude versus frequency characteristic
- H04N5/208—Circuitry for controlling amplitude response for correcting amplitude versus frequency characteristic for compensating for attenuation of high frequency components, e.g. crispening, aperture distortion correction
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Description
Die Erfindung betrifft Abbildungssysteme gemäß dem Oberbe
griff der Ansprüche 1 und 13 sowie ein Verfahren zum Bereit
stellen von simultanen Realzeitbildern gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 18. Insbesondere betrifft die vorliegende
Erfindung Systeme zum Bereitstellen einer Vielzahl von
Simultanbildern. Während die vorliegende Erfindung im fol
genden aus Gründen einer anschaulichen Anwendung unter
Bezugnahme auf eine bestimmte Ausführungsform beschrieben
wird, soll darauf hingewiesen werden, daß die Erfindung
nicht auf sie begrenzt ist. Der Durchschnittsfachmann wird
die verschiedenen zusätzlichen Modifikationen, Anwendungen
und Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung erken
nen.
In vielen Anwendungen herrscht ein Bedarf an einem weiten
Blickwinkel und desweiteren an einen oder mehrere Zoom-
Blickwinkel mit hoher Auflösung. Dies verlangt herkömmlicher
Weise einen Sensor pro Blickwinkel. Indessen wäre es vor
teilhaft, alle diese Blickwinkel mittels eines einzelnen
Sensors bereitzustellen. Beispielsweise entstehen bei vor
wärtsschauenden Infrarotsystemen (FLIR) viele Situationen,
in denen simultane Weit- sowie Zoom-Blickwinkel einer Szene
rie vorteilhaft wären. Eine Weitwinkelansicht kann dazu ver
wendet werden, Ziele zu finden und zu kennzeichnen, während
Zoom-Ansichten eines jeden der Ziele verwendet werden kön
nen, um jedes Ziel zu identifizieren und, wenn nötig, die
Bewaffnung darauf auszurichten. Zum Beispiel kann ein Fahrer
eine Weitwinkelansicht benötigen, während ein Schütze simul
tane Zoom-Ansichten von besonderen Teilen der umgebenden
Szenerie benötigen kann.
In der Vergangenheit sind, um sowohl Weitwinkelansichten als
auch eine oder mehrere Zoom-Ansichten zu erreichen, Abbil
dungssysteme verwendet worden, welche einen Satz von Linsen
und die damit verbundene optische Ausrüstung für jedes
gewünschte Blickfeld benötigten. Typifiziert durch die opti
sche Sichtfeldvisierkontrolle beinhalteten derartige Systeme
einen optischen Sichtfeldschalter, welcher aktiviert wurde,
wann immer der Benutzer ein anderes Sichtfeld wünscht.
Unglücklicherweise existieren verschiedene Begrenzungen,
welche mit dem einfachen Bereitstellen von sequentiellen
optischen Anordnungen zum Bereitstellen sequentieller Sicht
felder eines Objektes in Realzeit zusammenhängen.
Im dem Umfang, in dem Systeme, die mit derartigen sequen
tiellem optischen Anordnungen ausgestattet sind, eine Viel
zahl von Bildern einer Szenerie bereitstellen, ist das
gezoomte Bild grundsätzlich auf das Zentrum des Weitwinkel
sichtfeldes begrenzt. Diese bekannte Visierbegrenzung hin
dert einen zweiten Anwender daran, auf einen Teil des Bildes
neben der Grenze des Weitwinkelsichtfeldes zu zoomen.
Darüberhinaus liegt eine besonders signifikante Begrenzung
der sequentiellen optischen Anordnung darin, daß derartige
Systeme simultane Bilder nicht per se bereitstellen. Das
heißt, daß solange nur ein Satz von Optiken zu einer Zeit
ausgewählt werden kann, nur eine Ansicht zu eben jener Zeit
verfügbar sein wird. Dies ist insbesondere in Situationen
eine offensichtliche Begrenzung, in denen es als wünschens
wert erscheint, ein Sichtfeld für mehr als einen Anwender
gleichzeitig bereitzustellen, wie beispielsweise für militä
rische Systeme.
Eine weitere Begrenzung der sequentiellen optischen Anord
nung ist, daß die Vergrößerung der Linsen gewöhnlich festge
legt und diskret begrenzt ist. Zu einer bestimmten Zeit ist
nur eine Vergrößerung verfügbar.
Eine Vielzahl von simultanen optischen Anordnungen weisen
einige der Probleme, die mit sequentiellen optischen Anord
nungen verbunden sind, nicht mehr auf, indem eine Mehrzahl
von simultanen Bildern bereitgestellt wird, aber derartige
Systeme könne zu einer signifikanten Erhöhung der Kosten,
der Größe und des Gewichtes des Abbildungssystemes führen
(dies wird insbesondere bezüglich der FLIR-Systeme problema
tisch, die grundsätzlich teuer sind). Die zuvor beschriebe
nen Systeme sind grundsätzlich mechanisch komplex und weisen
enge Herstellungstoleranzen auf, was einen präzisen Aufbau
sowie eine aufwendige Wartung verlangt. Darüberhinaus erhö
hen die vielfachen simultanen optischen Aufbauten grundsätz
lich das Gewicht auf der kardanischen Aufhängung, die den
Sensor trägt, was zu einer Begrenzung der Leistungsfähigkeit
des Basissystems führt. Wenn die optischen Anordnungen eine
gemeinsame Brennebene teilen, reduzieren sie die Abtasteffi
zienz (da jede Ansicht nur einen Teil der Abtastung verwen
det).
Schließlich gibt es viele Systeme in dem Bereich, für den
diese Eigenschaft der Anzeige einer Mehrzahl von simultanen
Bildern wünschenswert wäre. Bislang ist die Nachrüstung von
existierenden Systemen zum Bereitstellen dieser begrenzten
konventionellen Eigenschaft zu teuer, um eine praktikable
Option darzustellen.
Die Bereitstellung einer Mehrzahl von Sichtfeldern aus einem
einzelmen optischen Aufbau löst viele der Probleme, welche
mit der Vielzahl von simultanen optischen Aufbauten zusam
menhängen. Beispielsweise beschreibt die gleichfalls schwe
bende US-Patentanmeldung Nr. 0 73 11 785, angemeldet von R.
Zwirn am 14. Februar 1989, eine Technik zum Bereitstellen
simultaner Sichtfelder aus einer einzelnen optischen Anord
nung. Indessen benötigt dieses System eine Anzeige für jedes
Sichtfeld.
Zusammenfassend wäre es daher vorteilhaft, ein preiswertes
nicht mechanisches System oder eine Technik zum Bereitstel
len einer Vielzahl von simultanen Realzeitbildern mit vari
ierenden Sichtfeldern auf einer einzelnen Anzeige bereitzu
stellen. Idealerweise sollte das System eine einfache nicht
störende Nachrüstung in existierende Systeme erlauben und
ihre Leistungsfähigkeit nicht beeinträchtigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung
gemäß den Ansprüche 1 bzw. 13 und durch ein Verfahren gemäß
dem Anspruch 18 gelöst.
Im einzelnen geschieht dies erfindungsgemäß dadurch, daß ein
System bereitgestellt wird, welches eine Vielzahl von simul
tanen Realzeitbildern aus einem einzelnen Bildsensor bereit
stellt. Das System ist für die Verwendung mit einem Bildsen
sor angepaßt, der einen ersten Satz von elektrischen Signa
len in Antwort auf elektromagnetische Energie bereitstellt,
die er aus einer Szenerie empfangen hat. Das System umfaßt
einen Prozessor zum Verarbeiten des ersten Satzes der elek
trischen Signale, um einen zweiten Satz von elektrischen
Signalen bereitzustellen und wenigstens eine Anzeige, um die
Kombination von nicht gezoomten Teilen der Szenerie sowie
verbesserten Ansichten anderer Teile der Szenerie, welche
durch den zweiten Satz der elektrischen Signale dargestellt
werden, anzuzeigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung beinhaltet der Prozessor einen Schaltkreis zum Erhöhen
der Abtastrate des Bildsensors und einen Entfalter zum Ver
arbeiten der mit hoher Abtastrate abgetasteten Signale der
art, daß die verbesserten Ansichten von Teilen der Szenerie
vergrößerte Ansichten mit hoher Auflösung jener Szene
rieteile sind.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung zum Inhalt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Besonderheiten der vor
liegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und der Zuhilfenahme der Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausfüh
rungsform des Abbildungssystemes der vorliegen
den Erfindung;
Fig. 2(a) die Intensität eines Originalobjektes und sein
unscharfes Bild, als eine Funktion der Position
über die Bildebene des in der vorliegenden
Erfindung verwendeten Sensors;
Fig. 2(b) die hohen Frequenzen, die mittels des Faltungs
prozesses der vorliegenden Erfindung rekonstru
iert werden;
Fig. 2(c) ein verbessertes (die Unschärfe ist unterdrückt)
Bild als ein Ergebnis des Entfaltungsprozesses,
der in der bevorzugten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 3 eine graphisch-perspektivische Ansicht einer
Oberfläche, welche der Faltungsmaske entspricht,
die von dem Bildprozessor des Abbildungssystemes
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 4(a) und 4(b) ein Originalbild und die Bilder, die
jeweils auf der Anzeige durch den
Bildprozessor erzeugt worden sind,
der in dem Abbildungssystem der vor
liegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausfüh
rungsform des Abbildungssystemes 10 der vorliegenden Erfin
dung. Das System 10 umfaßt eine konventionelle Fernsehkamera
oder einen Videoabbilder 12, welcher einen ersten Satz von
elektrischen Ausgangssignalen bereitstellt, die eine Szene
innerhalb seines Sichtfeldes darstellen. Jeder beliebige Typ
von Fernsehkamera oder Videoabbilder kann verwendet werden.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung ist die Fernsehkamera oder der Videoabbilder ein nicht
integrierender Typ wie beispielsweise ein vorwärtsschauender
Infrarot-(FLIR)-Sensor.
In der beispielhaften Ausführungsform von Fig. 1 wird der
Ausgang der Kamera 12 in einen Bildprozessor 16 eingeführt.
Der Bildprozessor 16 erzeugt einen zweiten Satz von elektri
schen Signalen, welcher, gemäß der bevorzugten Ausführungs
form, eine Kombination einer Weitwinkelansicht der Kamera 12
sowie eine oder mehrere scharfe, vergrößerte Ansichten hoher
Auflösung eines Teiles der Weitwinkelansicht darstellen. Der
Ausgang des Prozessor 16 wird an eine Anzeige 18 ausgegeben,
welche simultan die Weitwinkelansicht der Kamera 12 sowie
die Zoom-Ansichten für den Anwender anzeigt. An dieser
Stelle soll darauf hingewiesen werden, daß die Auflösung der
Kamera 12, des Bildprozessor 16 und der Anzeige 18 variieren
kann, ohne daß der Gegenstand der vorliegenden Erfindung
verlassen wird. Darüberhinaus kann die Größe der Weitwin
kelansicht und der Zoom-Vergrößerungsfaktor variieren, ohne
den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Der Prozessor 16 beinhaltet einen Vielfachbild-Registrie
rungsschaltkreis 26, einen Rahmenspeicher 28, einen Entfal
ter 30 und einen Punktstreuungsfunktionsschaltkreis 36
(point spread function circuit). Das System 10 weist des
weiteren ein Bedienelement 20 für die Auswahl der zu zoomen
den Bereiche und eine Formatsteuerung 22 zum Bereitstellen
der nötigen Steuersignale an den Prozessor 16 auf, um das
Zoomen zu steuern. Darüberhinaus beinhaltet das System 10
einen Servo 24, um den Richtwinkel der Kamera 12 zu steuern.
Das Bedienelement 20 kann in einem Joystick oder Lichtstift
eingefügt sein. Die Formatsteuerung 22 kann mit digitalen
Puffern ausgestattet sein. Indessen wird darauf hingewiesen,
daß weitere Verfahren verwendet werden können, um das
Bedienelement 20 und die Formatsteuerung 22 einzufügen, ohne
dabei den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Im Betrieb wählt der Anwender das Sichtfeld der Kamera 12
durch das Bedienelement 20 aus. Die Steuerung 20 steuert den
Richtwinkel der Kamera 12 über den Servo 24. Der Fachmann
wird erkennen, daß der Typ des Servos variiert werden kann,
ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Der Anwender
wählt desweiteren über das Bedienelement 20 die Bereiche der
Weitwinkelansicht aus, die gezoomt werden sollen. Die Anzahl
der gezoomten Bereiche, die ausgewählt werden können, ist
nur durch die Anzahl der gezoomten Ansichten begrenzt, die
auf einem Bildschirm angezeigt werden können. Das Bedienele
ment 20 gibt diese Informationen an die Formatsteuerung 22
weiter. Die Formatsteuerung 22 steuert den Bildprozessor 16,
welcher seinerseits ebenso den Servo 24 steuert.
Die Formatsteuerung 22 steuert den Bildprozessor 16, indem
Signale bereitgestellt werden, welche anzeigen, wo der Pro
zessor 16 Signale auszugeben hat, die einer Weitwinkelan
sicht der Kamera 12 entsprechen, und wo der Prozessor 16
Signale auszugeben hat, welche einer Zoom-Ansicht eines Tei
les der Weitwinkelansicht der Kamera 12 entsprechen. Wo eine
Zoom-Ansicht verlangt wird, erhöht der Prozessor 16 die
Abtastrate der Kamera 12 oberhalb des Nyquist-Kriteriums und
entfaltet die hoch abgetasteten Signale derart, daß für aus
gewählte Teile der Anzeige der zweite Satz der elektrischen
Signale einer scharfen, vergrößerten Ansicht mit hoher Auf
lösung eines Teiles der Weitwinkelansicht der Kamera 12 ent
spricht.
Das US-Patent Nr. 45 17 599 (R. Zwirn et. al., veröffentlicht
am 14. Mai 1985 (auf die Offenbarung der Druckschrift wird
vollinhaltlich Bezug genommen)) beschreibt eine Technik zum
Verarbeiten des Ausgangs der Kamera 12, um ein derartig ver
bessertes Bild zu erhalten. Das erhöhte Abtasten eines Tei
les der Szenerie wird durch den Vielfachbild-Registrierungs
schaltkreis 26 bereitgestellt, welcher einen vielfach regi
strierten Teil eines Videorahmens produziert, der aus einer
Mehrzahl von Subpixeln eines reduzierten Bereiches aus einer
kleineren Mehrzahl von normalen Videorahmen besteht, die von
der Kamera 12 bereitgestellt werden. Die Bildbewegung oder
das Kameraflimmern zwischen aufeinanderfolgenden herkömmli
chen Videorahmen bestimmt die Subpixelverschiebung in dem
vielfach registrierten Teil des Videorahmens. Tatsächlich
bildet der Vielfachbildregistrierungschaltkreis 26 ein
Mosaik von verschobenen Subpixeln von aufeinanderfolgenden
Videorahmen, die von der Kamera 12 erzeugt wurden.
Die Einfügung der Vielfachbildregistrierung in existierende
Systemhardware kann unter Verwendung einer Korrelationsspur
führung (correlation tracker), eines Bildbewegungskompensa
tionsservofehlers (image motion compensation servo error)
oder eines Kameraplattformstabilisierungsgyrofehlers (camera
platform stabilizing gyro error) erreicht werden. Der Viel
fachbild-Registrierungsschaltkreis 26 umfaßt typischerweise
die Bereitstellung zum Ableiten der Adressen, in die die
entsprechend verschobenen Pixeldaten in dem Rahmenspeicher
28 angeordnet werden. Es wird darauf hingewiesen, daß andere
Techniken verwendet werden können, um die Abtastrate der
Kamera zu erhöhen, einschließlich die Verwendung von kleine
ren Detektoren, um eine dichte Abtastung in einem einzelnen
Rahmen zu erreichen.
Der Vielfachbild-Registrierungsschaltkreis 26 empfängt Steu
ersignale aus der Formatsteuerung 22 und gibt die beabsich
tigten Verschiebungen an den Servo 24 aus und adressiert
Verschiebungen zum Rahmenspeicher 28. Der Rahmenspeicher 28
speichert die vielfach registrierten Teile der Videorahmen,
welche durch den Vielfachbild-Registrierungsschaltkreis 26
erzeugt worden sind und welche mit den verbleibenden norma
len Teilen des Videorahmens kombiniert sind, die durch die
Kamera 12 produziert wurden. Wenn der Anwender anzeigt, daß
die Weitwinkelansicht der Kamera 12 angezeigt werden soll,
leitet der Vielfachbild-Registrierungsschaltkreis 26 einfach
diese Daten durch den Rahmenspeicher 28 zu ihren Origi
naladressen. Wenn der Anwender anzeigt, daß eine gezoomte
Ansicht eines Teiles der Weitwinkelansicht angezeigt werden
soll, arbeitet der Vielfachbild-Registrierungsschaltkreis 26
wie oben angezeigt, um ein Mosaik von Subpixeln zu erzeugen,
die die Zoom-Ansicht darstellen.
Herkömmliche Videosignale werden in den Rahmenspeicher 28
als aufeinanderfolgende Proben gespeichert, die von der
Kamera 12 über den Registrierungsschaltkreis 26 empfangen
worden sind. Indessen werden vielfach registrierte Video
signale diskontinuierlich in dem Rahmenspeicher 28 gespei
chert. Der Vergrößerungsfaktor bestimmt, wie die vielfach
registrierten Pixel verteilt sind. Zum Beispiel wird für
eine Vergrößerung von zwei jede andere Adresse und jede
andere Linie ausgelassen, wenn die Videodaten gespeichert
werden. Eine horizontale halbe Pixelverschiebung in der
Sichtlinie der Kamera 12 vor dem nächsten Rahmen erlaubt das
Auffüllen der alternierenden Adressen, die entlang diesen
Linien ausgelassen wurden. Das Auffüllen der fehlenden Zei
len bedingt eine vertikale halbe Pixelverschiebung in der
Sichtlinie und eine vertikale volle Pixelverschiebung in den
Speicheradressen, um jedes andere Pixel in den ausgelassenen
Zeilen aufzufüllen. Schließlich wird eine horizontale halbe
Pixelverschiebung vor dem nächsten Rahmen das Einfüllen der
fehlenden Pixeln in den zuvor ausgelassenen Zeilen erlauben.
Eine Gesamtzahl von vier Videorahmen wird benötigt, um den
Videospeicher 28 anfänglich zu füllen.
Auf eine ähnliche Art und Weise bedingt die Vergrößerung um
einen Faktor 3, daß jeder dritte Pixel und jede dritte Zeile
während jedes Rahmens gefüllt wird und daß eine 1/3 Pixel
verschiebung in der Sichtlinie der Kamera 12 vor jedem nach
folgenden Rahmen stattfindet. Daher bedingt eine Vergröße
rung um einen Faktor 3 neun Videorahmen, um den Videospei
cher 28 anfänglich zu füllen. Die Formatsteuerung 22 stellt
die Koordinaten für den Rahmenspeicher 28 bereit, um das
Speichern der Videodaten in ihm zu steuern. Der Vielfach
bild-Registrierungsschaltkreis 26 stellt Signale für den
Servo 24 bereit, um den verlangten Pixel-Offset und die
Richtung des Offsets vor jedem nachfolgenden Videorahmen zu
steuern.
Die Daten in dem Videospeicher 28, die die kombinierte Weit
winkelansicht und die ausgewählten Zoom-Ansichten darstel
len, werden generell gefiltert, bevor sie auf der Anzeige 18
angezeigt werden. In der bevorzugten Ausführungsform variie
ren die Filter in Abhängigkeit der Punktverteilungsfunktion
(point spread function) des ausgewählten Videosystems. Dem
nach wird ein Filter für die Teile der Anzeige bereitge
stellt, welche die Weitwinkelansicht darstellen und ein Fil
ter für jeden Teil der Anzeige bereitgestellt, welche eine
bestimmte Zoom-Vergrößerung darstellt. Der Entfalter 30 in
dem Bildprozessor 16 stellt eine derartige Filterfunktion
bereit. Der Punktverteilungsschaltkreis 36 versorgt den Ent
falter 30 mit den geeigneten Punktverteilungsfunktionsko
effizienten entsprechend dem Vergrößerungsfaktor des Teiles
der Anzeige, der gefiltert wird.
Die Formatsteuerung 22 gibt Signale an den Punktverteilungs
funktionsschaltkreis 36 und an den Entfalter 30 aus, um
anzuzeigen, welcher Teil der Anzeige gefiltert wird und
folglich den geeigneten zu verwendenden Filter. Der Ausgang
des Entfalters 30 ist ein zweiter Satz von elektrischen Aus
gangssignalen, welcher die Weitwinkelansicht darstellt, die
die ausgewählten Zoom-Ansichten enthält, um die Signale auf
der Anzeige 18 anzuzeigen. Der Fachmann wird erkennen, daß
eine Vielzahl von verschiedenen Filtern verwendet werden
kann, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Die Filtertechnik der bevorzugten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung ist in den Fig. 2(a) bis 2(c) darge
stellt. Fig. 2(a) zeigt die Intensität eines Bildes als eine
Funktion der Position des Bildes über die Bildebene der
Kamera 12 für ein Originalobjekt (durchgezogene Linie), das
eine scharfe Ecke aufweist, und für ein unscharfes Bild
(gestrichelte Linie) durch eine Verzerrung des Originalob
jektes durch die Punktverteilungsfunktion der Kamera 12.
Fig. 2(b) zeigt, daß die hohen Frequenzen durch den Fal
tungsprozeß rekonstruiert werden. Das Resultat ist das ver
besserte (unverzerrte) Bild, wie es in Fig. 2(c) dargestellt
ist, und wie es an die Anzeige 18 ausgegeben wird.
Der Entfalter 30 verwendet eine Entfaltungsmaske der Form,
wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Die X-Achse stellt eine
Position entlang einer ersten Richtung über die Bildebene
der Kamera 12 dar, und die Y-Achse stellt eine Position ent
lang einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung
über die Bildebene der Kamera 12 dar. Die Z-Achse stellt die
Intensität dar. Wie in der zuvor aufgeführten Referenz
beschrieben, nähert die Maske das Inverse des Sensorgüteab
falls unter Verwendung des Negativen der Punktverteilungs
funktion plus einer positiven Impulsfunktion auf dem zentra
len Pixel mit der Gewichtung 2, wobei die gesamte Gewichtung
der vollständigen Maske gleich eins ist.
Die Verbesserung des Originalbildes der Kamera 12 durch den
Bildprozessor 16 erlaubt die simultane Anzeige von sowohl
der Weitwinkelansicht als auch von ausgewählten Teilen der
Anzeige 18, um gezoomte Ansichten zusammen mit einer verbes
serten Auflösung und einer minimalen Verzerrung darzustel
len. Fig. 4(a) zeigt ein Originalbild, wie es durch die
Kamera 12 gesehen wird, mit Teilen 40 und 50 der Anzeige 18,
welche für das Zoomen ausgewählt wurden. Fig. 4(b) zeigt das
verbesserte Bild, wie es auf der Anzeige 18 beobachtet wird,
mit den ausgewählten Teilen 40 und 50, und zwar vergrößert
und mit einer höheren Auflösung als das Originalbild der
Kamera 12.
Zusammenfassend kann also festgestellt werden, daß das
erfindungsgemäße System eine Vielzahl von simultanen Real
zeitbildern aus einem einzelnen Bildsensor bereitstellt. Das
Abbildungssystem 10 ist für die Verwendung mit einem Bild
sensor 12 ausgelegt, der einen ersten Satz von elektrischen
Signalen in Antwort auf Eingangssignale bereitstellt, die er
aus einer Szenerie empfängt. Das System 10 beinhaltet einen
Prozessor 16 zum Verarbeiten des ersten Satzes der elektri
schen Signale, um einen zweiten Satz von elektrischen Signa
len bereitzustellen, und eine Anzeige 18, zum Anzeigen der
Kombination der nicht gezoomten Teile der Szenerie sowie der
verbesserten Ansichten von anderen Teilen der Szenerie, wie
sie durch den zweiten Satz der elektrischen Signale darge
stellt sind. In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet
der Prozessor Schaltkreise zum Erhöhen der Abtastrate des
Bildsensors 12 und einen Entfalter 30 zum Verarbeiten der
hochabgetasteten Signale derart, daß die verbesserten
Ansichten der Teile der Szenerie hochaufgelöste vergrößerte
Ansichten dieser Teile der Szenerie darstellen.
Während die vorliegende Erfindung in Zusammenhang mit einer
illustrierenden Ausführungsform und einer bestimmten Anwen
dung beschrieben wurde, wird darauf hingewiesen, daß die
Erfindung nicht auf derartige Anwendungen beschränkt ist.
Der Fachmann wird die Lehre der vorliegenden Erfindung
erkennen und somit auf weitere Modifikationen und Anwendun
gen schließen. Beispielsweise ist die Erfindung nicht auf
den hier beschriebenen Kameratyp und die entsprechende
Anzeige beschränkt. Darüberhinaus ist die Erfindung nicht
auf eine einzelne Anzeige beschränkt. Jede beliebige Anzahl
von Anzeigen und entsprechenden Bildprozessoren kann verwen
det werden, je nachdem wie es für die jeweilige Anwendung
nötig ist. Desweiteren ist die Videoverbesserung nicht auf
die Vergrößerung beschränkt. Jeder beliebige Typ von
Videoverbesserung kann bereitgestellt werden, je nach dem
wie es in der jeweiligen Anwendung benötigt wird.
Claims (18)
1. Ein Abbildungssystem zum Bereitstellen von ersten und
zweiten simultanen Realzeitbildern aus einem Sensor zum
Betrachten auf einer Anzeige oder für eine nachfolgende
Verarbeitung, wobei der Bildsensor einen ersten Satz
von elektrischen Signalen in Antwort auf Eingänge aus
gibt, die er aus einer Szenerie empfangen hat, wobei
das Abbildungssystem aufweist:
Verarbeitungsvorrichtungen zum Verarbeiten des ersten Satzes von elektrischen Signalen, um einen zweiten Satz von elektrischen Signalen bereitzustellen, welcher die ersten und zweiten simultanen Realzeitbilder darstellt, wobei das erste simultane Realzeitbild eine Ansicht eines Teiles der Szenerie ist, die durch den ersten Satz der elektrischen Signale dargestellt wird und das zweite simultane Realzeitbild eine verbesserte Ansicht eines Teiles der Szenerie ist; und
Anzeigevorrichtungen, zum Anzeigen des zweiten Real zeitbildes innerhalb der Anzeige des ersten Realzeit bildes in Antwort auf den zweiten Satz von elektrischen Signalen.
Verarbeitungsvorrichtungen zum Verarbeiten des ersten Satzes von elektrischen Signalen, um einen zweiten Satz von elektrischen Signalen bereitzustellen, welcher die ersten und zweiten simultanen Realzeitbilder darstellt, wobei das erste simultane Realzeitbild eine Ansicht eines Teiles der Szenerie ist, die durch den ersten Satz der elektrischen Signale dargestellt wird und das zweite simultane Realzeitbild eine verbesserte Ansicht eines Teiles der Szenerie ist; und
Anzeigevorrichtungen, zum Anzeigen des zweiten Real zeitbildes innerhalb der Anzeige des ersten Realzeit bildes in Antwort auf den zweiten Satz von elektrischen Signalen.
2. Abbildungssystem nach Anspruch 1, worin die Verarbei
tungsvorrichtungen Verbesserungsvorrichtungen aufwei
sen, zum Bereitstellen der verbesserten Ansicht von
wenigstens einem Teil der Szenerie, sowie Formatsteue
rungsvorrichtungen zum Steuern der Verbesserungsvor
richtungen.
3. Abbildungssystem nach Anspruch 2, worin die Verbesse
rungsvorrichtungen Abtastratenvorrichtungen aufweisen,
zum selektiven Erhöhen einer Abtastrate des Bildsen
sors.
4. Abbildungssystem nach Anspruch 3, worin die Abtastra
tenvorrichtungen Vielfachbild-Registrierungsvorrichtun
gen aufweisen, zum Bilden eines vielfach registrierten
Videoteiles eines Rahmens, welcher aus einem Mosaik von
verschobenen Subpixeln aus aufeinanderfolgenden Video
rahmen besteht, die von dem Videosensor erzeugt worden
sind.
5. Abbildungssystem nach Anspruch 4, worin die Verbesse
rungsvorrichtungen Rahmenspeichervorrichtungen aufwei
sen, zum selektiven Speichern der vielfach registrier
ten Videorahmen und des Videorahmens, der durch den
Bildsensor unter Steuerung der Formatsteuerung erzeugt
worden ist.
6. Abbildungssystem nach Anspruch 5, worin die Verbesse
rungsvorrichtungen Entfaltungsvorrichtungen aufweisen,
zum selektiven Entfalten des vielfach registrierten
Videorahmens und zum selektiven Entfalten des Videorah
mens, der durch den Bildsensor unter Steuerung der For
matsteuerung erzeugt worden ist, um einen Satz von ent
falteten Signalen bereitzustellen.
7. Abbildungssystem nach Anspruch 6, worin die Entfal
tungsvorrichtungen Vorrichtungen zum Entfalten des
vielfach registrierten Videorahmens mit dem Inversen
der Punktverteilungsfunktion (point spread function)
aufweisen, das mit den Verschlechterungen des Bildsen
sors bei der erhöhten Abtastrate verbunden ist.
8. Abbildungssystem nach Anspruch 6, worin die Entfal
tungsvorrichtungen Vorrichtungen aufweisen, zum Entfal
ten des durch den Videosensor erzeugten Videorahmens
mit dem Inversen der Punktverteilungsfunktion (point
spread function), das mit den Verschlechterungen des
Bildsensors verbunden ist.
9. Abbildungssystem nach Anspruch 6, worin die Entfal
tungsvorrichtungen Vorrichtungen aufweisen, zum Verbes
sern des Satzes von entfalteten Signalen, um den zwei
ten Satz von elektrischen Signalen bereitzustellen, der
die ersten und zweiten simultanen Realzeitbilder dar
stellt.
10. Abbildungssystem nach Anspruch 1, worin die Anzeigevor
richtungen wenigstens eine Anzeige aufweisen, welche
mit den Verarbeitungsvorrichtungen verbunden ist und
welche ausgelegt ist, jede Kombination von Teilen der
Szenerie und den verbesserten Ansichten von Teilen der
Szenerie anzuzeigen.
11. Abbildungssystem nach Anspruch 10, worin die verbes
serte Ansicht der Szenerie eine vergrößerte, hochaufge
löste Ansicht eines Teils der Szenerie ist.
12. Abbildungssystem nach Anspruch 10, worin die verbes
serte Ansicht der Szenerie ein Satz von vergrößerten
hochaufgelösten Ansichten von verschiedenen Teilen der
Szenerie ist.
13. Ein Abbildungssystem zum Bereitstellen von ersten und
zweiten simultanen Realzeitbildern aus einem Bildsen
sor, mit:
Sensorvorrichtungen zum Bereitstellen eines ersten Satzes von elektrischen Signalen in Antwort auf Ein gänge, die von ihnen aus einer Szenerie empfangen wur den;
Verarbeitungsvorrichtungen zum Verarbeiten des ersten Satzes der elektrischen Signale, um einen zweiten Satz von elektrischen Signalen bereitzustellen, der die ersten und zweiten simultanen Realzeitbilder darstellt, wobei das erste simultane Realzeitbild eine Ansicht eines Teiles der Szenerie darstellt, und die Verarbei tungsvorrichtungen Verbesserungsvorrichtungen aufwei sen, zum Bereitstellen verbesserter Ansichten von Tei len der Szenerie, um das zweite simultane Realzeitbild bereitzustellen, und
Formatsteuerungsvorrichtungen, zum Steuern der Verbes serungsvorrichtungen, wobei die Verbesserungsvorrich tungen aufweisen:
Vorrichtungen zum effektiven Erhöhen der Abtastrate der Sensorvorrichtungen;
Vorrichtungen zun Entfalten der Videosignale, welche aus der erhöhten Abtastrate der Sensorvorrichtungen resultieren, mit dem Inversen der Punktverteilungsfunk tion (point spread function), welche mit den Ver schlechterungen der Sensorvorrichtungen verbunden ist, um einen Satz von entfalteten Signalen bereitzustellen; und
Anzeigevorrichtungen, zum Anzeigen des zweiten simulta nen Realzeitbildes innerhalb der Anzeige des ersten simultanen Realzeitbildes in Antwort auf den zweiten Satz von elektrischen Signalen.
Sensorvorrichtungen zum Bereitstellen eines ersten Satzes von elektrischen Signalen in Antwort auf Ein gänge, die von ihnen aus einer Szenerie empfangen wur den;
Verarbeitungsvorrichtungen zum Verarbeiten des ersten Satzes der elektrischen Signale, um einen zweiten Satz von elektrischen Signalen bereitzustellen, der die ersten und zweiten simultanen Realzeitbilder darstellt, wobei das erste simultane Realzeitbild eine Ansicht eines Teiles der Szenerie darstellt, und die Verarbei tungsvorrichtungen Verbesserungsvorrichtungen aufwei sen, zum Bereitstellen verbesserter Ansichten von Tei len der Szenerie, um das zweite simultane Realzeitbild bereitzustellen, und
Formatsteuerungsvorrichtungen, zum Steuern der Verbes serungsvorrichtungen, wobei die Verbesserungsvorrich tungen aufweisen:
Vorrichtungen zum effektiven Erhöhen der Abtastrate der Sensorvorrichtungen;
Vorrichtungen zun Entfalten der Videosignale, welche aus der erhöhten Abtastrate der Sensorvorrichtungen resultieren, mit dem Inversen der Punktverteilungsfunk tion (point spread function), welche mit den Ver schlechterungen der Sensorvorrichtungen verbunden ist, um einen Satz von entfalteten Signalen bereitzustellen; und
Anzeigevorrichtungen, zum Anzeigen des zweiten simulta nen Realzeitbildes innerhalb der Anzeige des ersten simultanen Realzeitbildes in Antwort auf den zweiten Satz von elektrischen Signalen.
14. Abbildungssystem nach Anspruch 13, worin die Vorrich
tungen zum effektiven Erhöhen einer Abtastrate der Sen
sorvorrichtungen Vielfachregistrierungsvorrichtungen
aufweisen, zum Bilden eines Mosaiks von verschobenen
Subpixeln aus aufeinanderfolgenden Videorahmen, die von
den Sensorvorrichtungen erzeugt worden sind.
15. Abbildungssystem nach Anspruch 14, worin die Vorrich
tungen zum effektiven Erhöhen einer Abtastrate der Sen
sorvorrichtungen Rahmenspeichervorrichtungen aufweisen,
zum selektiven Speichern des Mosaiks von verschobenen
Subpixeln aus den Vielfachbild-Registrierungsvorrich
tungen, und zum selektiven Speichern von Teilen der
Szenerie, die von dem ersten Satz von elektrischen Sig
nalen dargestellt werden.
16. Abbildungssystem nach Anspruch 13, worin die Anzeige
vorrichtungen wenigstens eine Anzeige aufweisen, welche
mit den Verarbeitungsvorrichtungen verbunden ist und
welche angepaßt ist, eine Kombination von Teilen der
Szenerie und den verbesserten Ansichten von Teilen der
Szenerie anzuzeigen.
17. Abbildungssystem nach Anspruch 16, worin die verbesser
ten Ansichten vergrößerte Ansichten hoher Auflösumg von
Teilen der Szenerie sind.
18. Ein Verfahren zum Bereitstellen von ersten und zweiten
simultanen Realzeitbildern aus einem Bildsensor zum
Betrachten auf einer Anzeige oder für eine nachfolgende
Verarbeitung, welches die Schritte aufweist:
Bereitstellen eines ersten Satzes von elektrischen Sig nalen in Antwort auf Eingänge, welche von einer Szene empfangen werden;
Verarbeiten des ersten Satzes von elektrischen Signa len, um einen zweiten Satz von elektrischen Signalen bereitzustellen, welcher die ersten und zweiten simul tanen Realzeitbilder darstellt, wobei das erste simul tane Realzeitbild eine Ansicht von wenigstens einem Teil der Szenerie ist, und das zweite simultane Real zeitbild eine verbesserte Ansicht von wenigstens einem Teil der Szenerie ist; und
Anzeigen des zweiten simultanen Realzeitbildes inner halb der Anzeige des ersten simultanen Realzeitbildes in Antwort auf den zweiten Satz von elektrischen Signa len.
Bereitstellen eines ersten Satzes von elektrischen Sig nalen in Antwort auf Eingänge, welche von einer Szene empfangen werden;
Verarbeiten des ersten Satzes von elektrischen Signa len, um einen zweiten Satz von elektrischen Signalen bereitzustellen, welcher die ersten und zweiten simul tanen Realzeitbilder darstellt, wobei das erste simul tane Realzeitbild eine Ansicht von wenigstens einem Teil der Szenerie ist, und das zweite simultane Real zeitbild eine verbesserte Ansicht von wenigstens einem Teil der Szenerie ist; und
Anzeigen des zweiten simultanen Realzeitbildes inner halb der Anzeige des ersten simultanen Realzeitbildes in Antwort auf den zweiten Satz von elektrischen Signa len.
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