DE4342216A1

DE4342216A1 - Nichtlineare Abtastung zur Optimierung des Leistungsvermögens eines elektrooptischen Sektorabtastungs-Erkennungssystems

Info

Publication number: DE4342216A1
Application number: DE4342216A
Authority: DE
Inventors: Ralph H Wight; Gregory J Wolfe
Original assignee: Loral Fairchild Corp; Lockheed Martin Fairchild Corp
Current assignee: BAE Systems Information and Electronic Systems Integration Inc
Priority date: 1992-12-10
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1994-06-16
Anticipated expiration: 2013-12-11
Also published as: GB2273413B; GB2273413A; DE4342216B4; US5481479A; IL107625A; CA2110962A1; CA2110962C; IL107625A0; FR2699361A1; FR2699361B1; GB9325223D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrooptische Wiedererkennungs- bzw. Erkennungssysteme und insbesondere auf eine nichtlineare Abtastung zur Opti mierung des Leistungsvermögens von elektrooptischen Erken nungssystemen.

Elektrooptische Systeme finden weitverbreiteten Einsatz bei gegenwärtigen Erkennungssystemen. Für diesen Be kanntheitsgrad gibt es drei wesentliche Gründe. Der erste Grund besteht darin, daß diese Systeme in Echtzeit arbeiten können. Anders ausgedrückt können diese Systeme Daten dann, wenn diese zusammengetragen werden, verarbeiten und inter pretieren. Diese Systeme sammeln Daten unter Einsatz eines in der Luft transportierten Kamerasystems, übertragen die Daten über ein Luft/Boden-Datenkoppelglied zu einer Bodenstation und verarbeiten die Daten in der Bodenstation, wie sie empfangen werden. Dies ermöglicht eine sehr viel raschere Interpretation von Daten als bei gleichartigen Daten, die auf photographischem Film aufgezeichnet, zurück zu einer Heimatbasis geflogen und im Anschluß an den Flugvorgang verarbeitet werden.

Ein zweiter Vorteil besteht in der Fähigkeit des elek trooptischen Systems, Dunst zu durchdringen. Diese Fähig keit wird durch Signalverarbeitungstechniken ermöglicht, die imstande sind, die Dateninformation vom Hintergrundrau schen (Dunst bzw. Verschleierung) zu trennen und zu ver stärken. Diese Fähigkeit ist bei herkömmlichen photographi schen Erkennungstechniken nicht vorhanden, da es nicht mög lich ist, die Wirkungen des Hintergrundrauschens zu besei tigen.

Zusätzlich können elektrooptische Systeme aufgrund der hohen Empfindlichkeit von elektrooptischen Detektoren mit geringerem Umgebungslicht als photographische Systeme ar beiten. Dies hat den Effekt, daß die Zeitdauer je Tag, wäh rend der eine Erkennungs- bzw. Aufklärungsmission geflogen werden kann, verlängert ist.

Typischerweise existieren zwei allgemeine Formen elek trooptischer Erkennungssysteme. Fig. 1 zeigt die beiden allgemeinen Formen von elektrooptischen Erkennungssystemen. In einer ersten Betriebs- bzw. Ausführungsart, die als Streifenbetriebsartsystem bezeichnet wird, ist die durch das elektrooptische System erfaßte Fläche ein langer, schmaler Schlitz, der als eine Projektion bzw. eine Abbildung eines Schlitzes 104 beschrieben werden kann. Die Projektion des Schlitzes 104 ist die Fläche, die durch eine Fokalebenenanordnung bzw. Brennebenenanordnung (FPA = Focal Plane Array) des Systems erfaßt (projiziert) wird. Die Brennebenenanordnung FPA ist in einem Luftfahrzeug bzw. Flugzeug 102 angebracht. Eine Linsenanordnung dient zur Fokussierung des Schlitzes 104 auf die Brennebenenanordnung. Üblicherweise ist die Brennebenenanordnung eine Linie aus optischen Sensorein richtungen wie etwa CCD-Elementen. Bei einem Streifenbe triebsartsystem erstreckt sich die Projektion des Schlitzes 104 unter rechtem Winkel zu der Flugrichtung und bildet ei ne Dimension des Bilds. Die Flugrichtung ist durch einen Flugpfad 122 veranschaulicht. Die zweite Dimension des Bilds wird durch die Vorwärtsbewegung des Flugzeugs 102 er zeugt, während es entlang des Flugpfads 122 mit einer Ge schwindigkeit V fliegt. In dieser Beschreibung wird die Richtung der Vorwärtsbewegung des Flugzeugs als Richtung in bzw. entlang der Spur bzw. als Spurrichtung bezeichnet. Die in rechtem Winkel zum Flugpfad verlaufende Richtung wird als Richtung quer zur Spur oder als Querrichtung bezeich net.

Die zweite Betriebsart ist eine Panoramabetriebsart mit Sektorabtastung (Sektorabtastungsbetriebsart). In der Sek torabtastungsbetriebsart ist die Linie der Detektoren in der Brennebenenanordnung mit der Richtung entlang der Spur ausgerichtet. Folglich verläuft eine Projektion 106 der Brennebenenanordnung in der Richtung entlang der Spur. Die Projektion 106 wird unter rechtem Winkel zum Flugpfad (der Richtung quer zur Spur) entlang der abzubildenden Szene ab getastet. Die Abtastung in der Richtung quer zur Spur stellt die zweite Dimension des Bilds dar.

Für Langbereichs- bzw. Großbereichs- oder Fernbereichs- Luftüberwachungsanwendungen werden Langbereichs-Schrägpho tographiersysteme (LOROP = long-range oblique photography- Systeme) eingesetzt. Ein typisches LOROP-System arbeitet mit einer an einem Luftfahrzeug angebrachten elektroopti schen Kamera, die dazu ausgelegt ist, eine Szene bei oder nahe am Horizont in der Sektorabtastungsbetriebsart abzuta sten. Die abgetasteten Objekte werden durch eine Linse oder andere optische Komponenten auf der Brennebenenanordnung fokussiert. Ein rotierendes Prisma kann zur Abtastung der Projektion 106 in der Richtung quer zur Spurrichtung ent lang der abzutastenden Szene eingesetzt werden. Die Brenne benenanordnung FPA besitzt oftmals eine Höhe bzw. Tiefe von einem Bildelement (Pixel) und eine Breite von mehreren tau send Bildelementen.

Die elektrooptische Kamera erzeugt ein elektronisches Signal, das ein Bild der abgetasteten Szene repräsentiert. Dieses Signal wird nach unten zu einer Bodenstation gekop pelt, in der es in eine sichtbare Information umgewandelt wird.

Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 1 wird ein LOROP-Sy stem in größeren Einzelheiten beschrieben. Ein Flugzeug 102 fliegt mit einer Höhe A über dem Grund und mit einem Boden abstand D von der auf zunehmenden Szene. Das Flugzeug 102 fliegt mit einer Geschwindigkeit V in der Richtung entlang der Spur, parallel zu der Szene. Der Sichtlinienabstand zwischen dem Flugzeug 102 und der Szene ist als eine Schrägentfernung p_slant definiert. Für Weitbereichsanwendungen (LOROP) ist die Schrägentfernung p_slant groß. (Beispielsweise kann p_slant bei einer typischen Anwendung in der Größenordnung von 40 Seemeilen bzw. ca. 74 km sein).

Die Brennebenenanordnung und die zugehörigen optischen Einrichtungen sind im Flugzeug 102 montiert. Ein Depressi onswinkel R_d ist als der Winkel der Sichtlinie der Kamera, bezogen auf eine horizontale Ebene, definiert. Ein rotie rendes Kamerafaß bzw. ein rotierender Kameraaufnehmer be wirkt eine Abtastung der Projektion 106 entlang der Szene beim oder nahe am Horizont. Die Geschwindigkeit des Flug zeugs 102 in der Richtung der Spur und parallel zur Szene führt dazu, daß die Kamera benachbarte Scheiben bzw. Ab schnitte der Szene aufnimmt. Jede benachbarte Scheibe bil det ein vollständiges Bild.

Fig. 2 zeigt diese abgetasteten Scheiben bzw. Teilbe reiche in größeren Einzelheiten. Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 ist die Länge jeder Scheibe durch den Abstand bestimmt, der durch die Abtastbewegung der Kamera in der Richtung quer zur Spur abgedeckt ist. Diese Länge wird als eine Feldüberdeckung 202 quer zur Spur bezeichnet. Die Breite jeder Scheibe in der Richtung entlang der Spur ist durch die Breite der Brennebenenanordnung, die Brennweite der optischen Komponenten und den Abstand zwischen der Ka mera und der Szene bestimmt. Diese Breite ist als die Feld überdeckung 204 bzw. Überdeckungsfeld in Richtung entlang der Spur bekannt. Diese Scheiben überlappen einander in der Richtung entlang der Spur (Spurrichtung) in einem Ausmaß, der als eine Vorwärtsüberlappung 206 bekannt ist. Die Vor wärtsüberlappung 206 stellt sicher, daß kein Teil der Szene unabgetastet verbleibt.

Das Überdeckungsfeld 204 in Richtung der Spur ist eine Funktion von p_slant. Gemäß den typischerweise eingesetzten Linsenanordnungen ist das Überdeckungsfeld 204 in Richtung der Spur an dem entfernten Ende der Abtastung (Fernfeld-Ab tastungspunkt) größer (größer auf dem Boden, jedoch mit derselben Winkelüberdeckung) als bei dem Punkt der Abta stung, der dem Flugzeug am nächsten liegt (Nahfeld-Abtast punkt). Dieses Phänomen ist zur Vereinfachung in Fig. 2 nicht gezeigt. Vielmehr ist in Fig. 2 ein Überdeckungsfeld 204 in Spurrichtung gleich groß sowohl für den Nahfeld- als auch für den Fernfeld-Abtastpunkt dargestellt.

Eine vertikale Abtastgeschwindigkeit (in der Richtung quer zur Spur) ist derart gewählt, daß bei einer gegebenen Geschwindigkeit V des Flugzeugs 102 ein bestimmter Betrag der Vorwärtsüberlappung 206 erhalten wird. Die bestimmte Größe der Vorwärtsüberlappung 206 ist derart gewählt, daß keine Bildinformation zwischen Abtastungen verloren geht. Wenn sich die Geschwindigkeit V des Flugzeugs 102 vergrö ßert, muß sich auch die vertikale Abtastgeschwindigkeit er höhen, um den bestimmten Betrag der Vorwärtsüberlappung 206 beizubehalten.

Um eine optimale Systemauflösung zu erhalten, muß die Information in der Brennebenenanordnung jedesmal gelesen werden, wenn die Vertikalabtastung die Brennebenenanordnung zum Durchwandern des durch jedes Brennelement projizierten Bereichs veranlaßt. Wenn mehr Fläche bzw. ein größerer Be reich durch ein Bildelement zwischen Auslesungen der Brenn ebenenanordnung detektiert (projiziert) wird (d. h. wenn sich die Abtastgeschwindigkeit vergrößert), verringert sich die Systemauflösung. Um somit bei einer Vergrößerung der vertikalen Abtastgeschwindigkeit die Systemauflösung beizu behalten, muß sich auch die Rate vergrößern, mit der die Information in der Brennebenenanordnung gelesen wird. Da die Rate, mit der die Information in der Brennebenenanord nung gelesen werden kann, durch die Detektortechnologien begrenzt ist, ist die vertikale Abtastgeschwindigkeit auf eine praktische maximale Rate beschränkt. Da die vertikale Abtastgeschwindigkeit auf ein Maximum in der Praxis auf grund der maximalen Leserate der Brennebenenanordnung ge bunden ist und da eine Vergrößerung der vertikalen Abtast geschwindigkeit bei Vergrößerung der Geschwindigkeit V des Flugzeugs 102 erforderlich ist, um eine bestimmte Vorwärts überlappung 206 beizubehalten, ist die Geschwindigkeit V auf einen Maximalwert beschränkt. Somit ist bei einer gege benen Auflösung und Vorwärtsüberlappung die Arbeitsge schwindigkeit V, mit der die Panorama-Sektorabtastungser kennung durchgeführt werden kann, auf einen Maximalwert be grenzt. Herkömmliche LOROP-Systeme waren nicht imstande, diese Beschränkung ohne Beeinträchtigung der Auflösung zu überwinden.

Es sei angemerkt, daß in diesen Unterlagen die System auflösung durch manche bzw. einige konstante Zahlen bzw. Anzahl von Linienpaaren je Längeneinheit auf dem Boden de finiert ist.

Es wird somit ein System und ein Verfahren zum Vergrö ßern der Arbeitsgeschwindigkeit V benötigt, mit der ein die elektrooptische Erkennung ausführendes Flugzeug fliegen kann, während eine bestimmte Vorwärtsüberlappung 206 und die Systemauflösung bei einem gegebenen Niveau gehalten wird.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät und ein Verfahren zum Ausdehnen der Arbeitsgeschwindigkeit des Pan orama-Weitbereich-Schrägphotographierens (LOROP) mit Sek torabtastung ohne Einbuße an Systemauflösung geschaffen. Die vorliegende Erfindung ist auf ein System und ein Ver fahren zum Vergrößern der Abtastgeschwindigkeit eines elek trooptischen Erkennungssystems mit Sektorabtastung gerich tet, wobei ein bestimmtes Niveau der Vorwärtsüberlappung und der Systemauflösung, wie vorstehend definiert, auf rechterhalten wird. Die vorliegende Erfindung nutzt die vergrößerte Auflösung aus, die den Nahfeldabschnitten der Abtastung inhärent ist. Während die Kamera von dem Fernfeld zum Nahfeld abtastet, wird die Abtastgeschwindigkeit ver größert. Diese Vergrößerung der Abtastgeschwindigkeit er möglicht es dem System, eine erhöhte Nahfeldauflösung durch eine vergrößerte Abtastgeschwindigkeit zu ersetzen. Die Erhöhung der Abtastgeschwindigkeit in dem Nahfeld führt zu einer Erhöhung der gesamten Abtastrate, während ein be stimmter Pegel der Systemauflösung aufrechterhalten wird. Diese Vergrößerung der Abtastrate ermöglicht eine größere Geschwindigkeit des Betriebs des Flugzeugs, ohne daß die Vorwärtsüberlappung geopfert bzw. beeinträchtigt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Berechnungen durchgeführt, um die gewünschte Abtastrate der Kamera auf grund der gegebenen Betriebsparameter der Mission zu be stimmen. Eine zugehörige Leserate der Brennebenenanordnung wird berechnet, die zur Erfüllung der Spezifikationen des Leistungsvermögens (insbesondere Auflösung) bei der be stimmten Abtastrate erforderlich ist. Bei schnelleren Kame raabtastraten muß auch die Leserate der Brennebenenanord nung schneller sein. Bei Kamera-Abtastraten oberhalb eines Schwellwerts muß die Brennebenenanordnung mit einer Rate gelesen werden, die schneller ist als es die Detektor technologie erlaubt. Falls die berechnete Leserate der Brennebenenanordnung das Systemmaximum bzw. die maximale Systemrate überschreitet, muß sich die Abtastgeschwindig keit als Funktion der Zeit verändern.

In dem Falle einer variierenden Abtastrate befindet sich die Abtastgeschwindigkeit im Fernfeldpunkt der Abta stung beim Schwellwert und vergrößert sich, während die Ab tastung durch das bzw. zum Nahfeld fortschreitet. Diese Vergrößerung führt zu einer Erhöhung der gesamten Abtastge schwindigkeit einer Kamera während des Abtastzyklus. Die nichtlineare Abtastgeschwindigkeit, die während jeder Abta stung benutzt wird, wird entweder unter Einsatz einer exak ten Lösung oder unter Polynom-Annäherung bestimmt.

Die Kamera wird entlang der Szene mit der vorstehend bestimmten nichtlinearen Geschwindigkeit abgetastet. Folg lich wird ein Bild der abgetasteten Szene auf der Brennele mentanordnung fokussiert. Daten werden aus der Brennebenen anordnung in periodischen Intervallen ausgelesen, wodurch eine elektronische photographische Aufnahme von Streifen der abgetasteten Szene bewirkt wird. Diese Daten sind ein elektronisches Signal, das digitale Bilddaten enthält. Das Signal wird an eine Bodenstation für die Verarbeitung ge sendet, um schließlich ein sichtbares Bild zu erhalten.

Jedoch führt die Abtastung der Szene mit einer nichtli nearen Geschwindigkeit dazu, daß das Bildelement-Aspektver hältnis bzw. Flächen- bzw. Seitenverhältnis des resultierenden Bilds verzerrt wird und innerhalb des gesamten Bilds variiert. Um dies zu kompensieren, werden die digitalen Bilddaten korrigiert, um die Wirkungen der nichtlinearen Abtastgeschwindigkeit zu beseitigen. Wenn sie einmal korrigiert sind, kann ein verzerrungsfreies sichtbares Bild erzeugt werden, das im gesamten Bild ein Bildelement-Aspektverhältnis von 1 : 1 besitzt. Somit stellt die vorliegende Erfindung ein verbessertes Leistungsvermögen eines elektrooptischen Erkennungssystems aufgrund des Einsatzes einer nichtlinearen Abtastgeschwindigkeit bereit, bei dem die vergrößerte Nah feldauflösung vorteilhaft ausgenutzt wird und bei dem die resultierenden Bilddaten dann elektronisch korrigiert wer den, um die Wirkungen der nichtlinearen Abtastgeschwindig keit zu beseitigen.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfin dung sowie der Aufbau und die Arbeitsweise verschiedener Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnun gen näher beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen glei che Bezugszahlen identische oder funktional gleichwertige Elemente. Zusätzlich bezeichnet die ganz links stehende Ziffer einer Bezugszahl die Zeichnung, in der die Bezugs zahl zuerst auftritt.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, die ein elek trooptisches, mit Sektorabtastung arbeitendes Erkennungssy stem veranschaulicht,

Fig. 2 photographische Scheiben 106, die bei einem elektrooptischen, mit Sektorabtastung arbeitenden Erken nungssystem erhalten werden,

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren in Über einstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,

Fig. 4 ein sehr verallgemeinertes Blockschaltbild, das die Schlüsselelemente bzw. wesentlichen Elemente der vor liegenden Erfindung und deren Umgebung veranschaulicht,

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm, das die Schritte zeigt, die bei der Bestimmung der gewünschten Abtastgeschwindigkeit enthalten sind,

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm, das die Schritte veranschau licht, die zur Bestimmung einer verwendeten Abtastzeit er forderlich sind, und

Fig. 7 ein Blockschaltbild, das Elemente der vorliegen den Erfindung veranschaulicht.

Nachstehend wird ein Inhaltsverzeichnis der folgenden Abschnitte aufgelistet:

1. Übersicht über die Erfindung
2. Terminologie
3. Die Erfindung und ihre Umgebung
4. Nichtlineare Abtastung
5. Ausführungsbeispiele der Erfindung
- 5.1 Annahmen und Schlüsselsystemparameter
- 5.2 Bestimmung der Abtastrate (Abtastgeschwin digkeit) und Zeilenrate
  - 5.2.1 Abtastgleichungen mit exakter Lösung für die Betriebsarten 1, 4 und 5
  - 5.2.2 Gleichungen für polynomische Annähe rung der Abtastung für die Betriebs arten 1, 4 und 5
  - 5.2.3 Gleichungen für die Abtastung mit exakter Lösung für Betriebsarten 2 und 3
  - 5.2.4 Polynomische Annäherung für Betriebs arten 2 und 3
- 5.3 Verfahren zur Korrektur des Bildelement- Seitenverhältnisses bzw. Bereichsverhältnis ses
  - 5.3.1 Ableitung bzw. Gewinnung
  - 5.3.2 Realisierung
6. Schlußfolgerungen

1. Übersicht über die Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist ein System und ein Ver fahren für nichtlineare Abtastung bei elektrooptischen Er kennungssystemen, um eine erhöhte Betriebsgeschwindigkeit des Flugzeugs bei einem bestimmten Niveau der Systemauflö sung und der Vorwärtsüberlappung zu ermöglichen. Bei der vorliegenden Erfindung werden vorteilhafterweise die Erhö hungen bei der Nahfeldauflösung bei Anwachsen der Abtastge schwindigkeit im Nahfeld unter Aufrechterhaltung einer ge gebenen Leserate der Brennebenenanordnung (typischerweise der maximalen Rate) ausgenutzt. Damit kann die gesamte Ab tastgeschwindigkeit vergrößert werden, ohne daß die System auflösung beeinträchtigt wird. Da die gesamte Abtastge schwindigkeit vergrößert wird, kann die Flugzeuggeschwin digkeit V vergrößert werden, während eine bestimmte Vor wärtsüberlappung beibehalten wird.

Während die Leserate der Brennebenenanordnung (bzw. Brennebenenarray, FPA) konstant gehalten wird, wird bei zu nehmender Abtastgeschwindigkeit eine größere Fläche der Szene in der Richtung quer zur Spur je Auslesung der Brenn ebenenanordnung abgebildet. Da sich die Abtastgeschwindig keit vergrößert, wenn das System das Nahfeld abtastet, wird eine größere Fläche der Szene zwischen den Auslesungen der Brennebenenanordnung im Nahfeld abgebildet, als es beim Fernfeld der Fall ist. Als Ergebnis ist das winkelmäßige Gesichtsfeldverhältnis (Aspekt-Verhältnis) der Bildelemente innerhalb eines einzelnen Bilds nicht konstant 1 : 1. Folglich wird das resultierende Bild verzerrt. Das Bild wird in der Richtung quer zur Spur längsgestreckt (mit Be zug zu der Richtung entlang der Spur). Das Ausmaß der Ver längerung vergrößert sich (im Nahfeld), wenn sich die Abta stgeschwindigkeit vergrößert. Tatsächlich werden die Bild elemente in der Richtung quer zur Spur dadurch verlängert, daß ihre Winkelabmessung größer wird. Wenn jedoch das Bild betrachtet wird, erscheint es "gequetscht". Das gequetschte bzw. gestauchte Erscheinungsbild ist im Nahfeld noch deut licher.

Um ein endgültiges Produktbild mit einem Winkel-Seiten verhältnis bzw. -Bildformat von 1 : 1 (d. h. verzerrungsfrei) überall innerhalb des Bilds bereitzustellen, wird das Bild während der Bildverarbeitung korrigiert.

Somit schafft die vorliegende Erfindung ein verbesser tes Systemverhalten bzw. Leistungsvermögen eines elektroop tischen LOROP-Systems, indem eine nichtlineare Abtastung zur vorteilhaften Ausnutzung einer vergrößerten Nahfeldauf lösung durchgeführt wird und die Bilddaten elektronisch zur Korrektur der nichtlinearen Abtastrate korrigiert werden.

2. Terminologie

In der nachstehenden Tabelle 1 sind die Definitionen der in dieser Anmeldung verwendeten Ausdrücke und Symbole aufgelistet. Die Ausdrücke in Tabelle 1 sind derart geord net, daß sie lediglich unter Bezugnahme auf solche Aus drücke definiert sind, die bereits zuvor in der Tabelle de finiert wurden.

Manche der in Tabelle 1 aufgelisteten Ausdrücke wurden schon vorstehend in dieser Anmeldung definiert. Die Defini tion dieser Ausdrücke wird in Tabelle 1 wiederholt.

In dieser Anmeldung sind die Ausdrücke "Abtastrate" und "Abtastgeschwindigkeit" austauschbar verwendet. Diese Aus drücke beziehen sich auf die winkelmäßige Geschwindigkeit, mit der die Kamera abgetastet wird.

Tabelle 1

3. Die Erfindung und ihre Umgebung

Die vorliegende Erfindung wurde für den Einsatz zusam men mit dem taktischen elektrooptischen Weitbereichs-Sen sorsystem F-979H entwickelt, das durch Loral Fairchild Systems, Syosset, New York entwickelt wurde. Dieses Sensorsystem kann in einer Vielzahl von Flugzeugen oder in einer Erkennungs-Bausteingruppe, vorzugsweise unterhalb der Tragfläche oder in einem anderen, derartigen Luftfahrzeug montiert werden. Der Kern dieses Systems ist ein Systembildsensor (Systems Imaging Sensor), der eine Abbildungs-LRU (zeilenersetzbare Einheit = line replaceable unit (LRU)) und drei elektronische LRUs bzw. Zeilenersetzungseinheiten enthält. Eine zusätzliche Ausstattung kann eine Erkennungsmanagementeinheit enthalten, die schnittstellenmäßig mit dem Flugzeug, einer Steuertafel, optischen Anzeigen und einem Datenaufzeichnungsgerät während des Flugs bzw. einem Flugdatenschreiber gekoppelt ist.

Ein Bodendatensystem, das als eine EO-LOROPS-Bodensta tion bezeichnet wird, wird zur Verarbeitung der Bilddaten in Echtzeit, zur Bereitstellung sichtbarer Anzeigen der Bilddaten, zur Aufzeichnung digitaler Daten auf Aufzeich nungsgeräten und zur Aufzeichnung sichtbarer Bilder auf Film eingesetzt.

Fig. 4 zeigt ein verallgemeinertes Blockschaltbild, das eine repräsentative Umgebung bzw. Anordnung der vorliegen den Erfindung veranschaulicht. Typische luftgestützte Kom ponenten gemäß der vorliegenden Erfindung können innerhalb des Flugzeugs 102 oder innerhalb einer Erkennungsbaugruppe montiert sein. Der luftgestützte Abschnitt enthält elek trooptische Komponenten 412, Aufzeichnungsgeräte 414 für die Aufzeichnung während des Flugs und einen Luft-Boden- Sender 416. Bei einem Ausführungsbeispiel wird der Luft-Bo den-Sender 416 nicht eingesetzt. Daten werden an Bord des Flugzeugs gespeichert und zu der Bodenstation geliefert.

Elektrooptische Komponenten 412 enthalten eine Brenne benenanordnung, optische Komponenten, Fokussier- und Be lichtungssteuerung, optionale Datenkompression, Computer- Hardware und -Software sowie elektronische Verarbeitungs einrichtungen. Die elektrooptischen Komponenten empfangen optische Information der abgetasteten Szene und stellen ein elektronisches Signal 424 bereit, das die optische Szene repräsentiert. Das elektronische Signal 424 wird unter Ein satz eines optionalen Aufzeichnungsgeräts 414 zur Aufzeich nung während des Flugs aufgezeichnet.

Der Luft-Boden-Sender 416 wird zum Übertragen von abge tasteter Bildinformation vom Flugzeug 102 zu einer Boden station 402 eingesetzt. Eine derartige Übertragung wird durch ein Luft-Boden-Datenkoppelglied bzw. eine Datenver bindung 422 erreicht. Einzelheiten der Blöcke 412 bis 416 werden im weiteren Text im Zusammenhang mit Fig. 7 erläu tert.

Die Bodenstation 402 enthält einen Datenkopplungsemp fänger 432, eine digitale Bilddatenverarbeitung 434 und ei ne Anzeige 436. Der Datenkopplungsempfänger 432 empfängt Bilddaten auf einem Träger über die Luft-Boden-Datensignal verbindung 422, beseitigt den Träger und leitet die ver bleibenden digitalen Bilddaten zur Verarbeitung über bzw. als ein elektronisches Signal 426 weiter. Wahlweise werden die digitalen Bilddaten am Ausgang des Empfängers 432 auf gezeichnet.

Eine solche Aufzeichnung wird zu Archivierungszwecken oder für eine Verarbeitung später als in Echtzeit (off line) durchgeführt.

Die digitale Bilddatenverarbeitung bzw. Verarbeitungs einrichtung 434 kann so gestaltet sein, daß sie eine Mehr zahl von Datenverarbeitungsfunktionen bereitstellt. Das Ge samtziel der digitalen Bilddatenverarbeitung besteht in der Umsetzung von digitalen Bilddaten in ein verwendbares sichtbares Bild.

Eine alternative Umgebung bzw. Auslegung kann in Be tracht gezogen werden, bei der die digitale Bildverarbei tung nicht in der Bodenstation 402, sondern in dem Flug zeug/in der Bausteingruppe durchgeführt wird. Es kann auch eine zusätzliche alternative Umgebung bzw. Ausgestaltung in Betracht gezogen werden, bei der das elektronische Signal nicht über die Luft-Boden-Datensignalverbindung 422 über tragen, sondern statt dessen auf einem transportablen Medium aufgezeichnet wird. Bei der Ausgestaltung wird das elektro nische Signal 424 aus dem Medium ausgelesen und im Anschluß an den Flugvorgang verarbeitet. Bei diesen Alternativen wird das Erfordernis einer Luft-Boden-Datensignalverbindung und ihrer zugehörigen Hardware vermieden.

4. Nichtlineare Abtastung

Das Systemleistungsverhalten eines LOROP-Systems wird oftmals anhand eines Bildinterpretierbarkeit-Beurteilungs skalenwerts (IIRS-Wert = Image Interpretability Rating Scale - IIRS -) spezifiziert. Der IIRS-Wert bzw. Beurtei lungsskalenwert ist ein quantitatives, wenn auch teilweises subjektives Maß der Bildqualität. Er ist eine Funktion der Schrägentfernung p_slant, der Höhe A, der Systemauflösung, der atmosphärischen Sichtbarkeit bzw. Sichtbedingungen und der Sonnenbestrahlung. Ein bestimmter Beurteilungsskalen wert ist typischerweise als ein Bereich von bodenaufgelö sten Abständen (GRD = ground resolved distances) bei einer gegebenen Schrägentfernung R an beliebiger Stelle innerhalb eines gegebenen Vollbilds definiert. Typische IIRS-Beurtei lungswerte und ihre zugehörigen GRD-Werte sind auf den Sei ten 58 bis 65 des beigefügten Anhangs aufgelistet.

GRD ist als das minimale Testzielelement definiert, das auf dem Boden aufgelöst wird. Generell muß das System den Boden mit dem zweifachen Wert des Werts GRD abtasten. Folg lich ist die Bodenabtaststrecke bzw. Bodenabtastentfernung GSD (= ground sample distance)

GRD = 2*GSD.

Anders ausgedrückt muß der Boden bei jedem halben Fuß (bzw. alle 15 cm) abgetastet werden, um unter schlechtesten Bedingungen ein Ziel mit der Größe von ca. 30 cm (ein Fuß) aufzulösen.

Um einen gegebenen Beurteilungsskalenwert IIRS zu er füllen, kann angenommen werden, daß die Abtastgeschwindig keit der Kamera auf eine Rate beschränkt ist, bei der die Kamera die Strecke von lediglich einem durch den Wert IIRS spezifizierten Wert GSD zwischen bzw. bei jedem Lesezyklus der Brennebenenanordnung FPA durchquert. Anders ausgedrückt muß die Information in der Brennebenenanordnung zur Erfül lung einer bestimmten IIRS-Anforderung bei der vertikalen Auflösung jedesmal gelesen werden, wenn die Vertikalabta stung die Brennebenenanordnung zur Durchquerung einer ver tikalen Strecke von einer Hälfte des durch den IIRS-Wert spezifizierten bodenaufgelösten Abstands GRD veranlaßt. Wenn sich die vertikale Abtastgeschwindigkeit vergrößert, muß sich auch die Rate, mit der die Information in der Brennelementanordnung gelesen wird, vergrößern. Da die Ra te, mit der die Information in der Brennelementanordnung gelesen werden kann, durch Detektortechnologien beschränkt ist, ist die vertikale Abtastgeschwindigkeit in der Praxis auf eine maximale Rate begrenzt.

Da die vertikale Abtastgeschwindigkeit in der Praxis ein Maximum erreicht und da eine Erhöhung der vertikalen Abtastgeschwindigkeit erforderlich ist, um die Vorwärts überlappung 206 beizubehalten, wenn sich die Geschwindig keit V des Flugzeugs 102 vergrößert, ist die Geschwindig keit V auf ein Maximum bzw. einen maximalen Wert beschränkt.

Die durch jedes Bildelement der Brennebenenanordnung FPA selektierte Fläche der Szene (d. h. die durch jedes Bildelement projizierte Fläche) zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt ist als die Abtastgröße definiert. Wie vorstehend angegeben, wird die EO-Kamera derart abgetastet, daß die Projektion jedes Bildelements über die Szene in der Rich tung quer zur Spur bewegt wird. Diese Abtastung führt dazu, daß die Szene in Streifen abgebildet wird, wie vorstehend erläutert wurde.

Während die Kamera abgetastet wird, wird ein Szenenbild auf der Brennebenenanordnung fokussiert. Die Brennebenenan ordnung wandelt dieses Szenenbild in eine elektrische La dungsdarstellung der optischen Information um. Brennebenen anordnungen FPA sind dem Fachmann bekannt. Die elektrische Ladungsinformation in der Brennebenenanordnung wird in her kömmlicher Weise periodisch während einer Lesung bzw. wäh rend eines Lesezyklus der Brennebenenanordnung ausgelesen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Sze nenbild eine optische Information im sichtbaren Spektrum (d. h. Licht). Es können andere Ausführungsbeispiele in Be tracht gezogen werden, bei denen die erfaßte Szenenenergie eine andere Wellenlänge wie etwa Infrarot besitzt. Für den Fachmann ist offensichtlich, wie er die Detektortechnolo gie, die optischen Komponenten und Filter zur Optimierung des Systemleistungsvermögens bei einer gewünschten Be triebswellenlänge zu wählen hat.

Die Fläche, die durch die überstrichene projizierte Än derung des Winkels (bezogen auf den Boden) zwischen Ausle sungen der Brennebenenanordnung überdeckt bzw. abgedeckt wird, wird als die Bodenabtaststrecke bzw. der Bodenabta stabstand (GSD = ground sample distance) bezeichnet. Folg lich enthält jeder Streifen mehrere Bodenabtaststrecken GSD. Die Bodenabtaststrecke GSD ist eine Funktion der Bildele mentgröße, der Brennweite des Systems, der Abtastgeschwin digkeit der Kamera und der Schrägentfernung p_slant. Wenn sich die Schrägentfernung p_slant verringert, nimmt auch der Wert GSD ab. Daher erhöht sich die Auflösung bei einer Ver ringerung der Schrägentfernung p_slant. Als Ergebnis verrin gern sich auch der Wert GRD für eine gegebene Abtastge schwindigkeit und die Leserate der Brennebenenanordnung.

Die Schrägentfernung p_slant zwischen dem Flugzeug und der Probe bzw. Abtastung nimmt ab, wenn die Abtastung vom Fernfeld-Abtastpunkt zum Nahfeld-Abtastpunkt durchgeführt wird. Jedoch besteht kein Erfordernis einer verbesserten Auflösung (über den bestimmten Wert GRD hinaus) bei der Nahfeld-Abtastung. Um das Leistungsvermögen bei einem be stimmten Wert von IIRS quer über das gesamte Abdeckfeld 202 quer zur Spur sicherzustellen, muß der spezifizierte Wert von GRD für einen gewünschten Wert IIRS bei dem dem schlechtesten Fall entsprechenden Punkt erfüllt sein, der dem Fernfeld-Abtastpunkt entspricht. Die verbesserte Auflö sung beim Nahfeld-Abtastpunkt ergibt einen besseren Wert von IIRS, was jedoch nicht von praktischem Nutzen ist, da der spezifizierte bzw. geforderte Wert von IIRS bereits er füllt wurde.

Die vorliegende Erfindung macht sich jedoch vorteilhaf terweise dieses verbesserte Nahfeld-Auflösungsvermögen zu nutze, um das bei herkömmlichen Systemen vorhandene Problem der Beschränkung der Abtastrate zu überwinden. Da der Wert GSD im Nahfeld abnimmt, kann die Kamera schneller abgeta stet werden (bei einer gegebenen Leserate der Brennebenenanordnung), um dieselbe Größe des Werts GSD im Nahfeld zu erreichen, wie er auch im Fernfeld bei der langsameren Abtastrate erzielt wurde.

Eine schnellere Abtastung im Nahfeld vergrößert die ge samte Abtastrate der Kamera. Als Ergebnis kann die Ge schwindigkeit V des Flugzeugs (und die Größe der Abdeckung her zur Spur) bei einer gegebenen Anforderung an den Wert IIRS und einer gegebenen Leserate der Brennebenenanordnung den Wert überschreiten, auf den sie bei herkömmlichen Systemen begrenzt war.

5. Ausführungsbeispiele der Erfindung

Wie vorstehend erläutert, baut die vorliegende Erfin dung auf dem Umstand auf, der andernfalls zu erhöhter Auf lösung im Nahfeld führen würde, um eine Vergrößerung der Abtastgeschwindigkeit der Kamera dann, wenn sich die Abta stung in das Nahfeld bewegt, zu ermöglichen. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden Bild daten, die unter Verwendung einer erhöhten Abtastgeschwin digkeit (nichtlineare Abtastung) gesammelt werden, auf dem Boden korrigiert, um die geometrischen Auswirkungen dieser nichtlinearen Abtastung zu beseitigen. Fig. 3 zeigt ein Ab laufdiagramm, das einen bevorzugten Verarbeitungsablauf ge mäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild, das ein bevorzugtes System gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Die vorliegende Er findung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 7 er läutert.

In einem Schritt 302 werden Berechnungen zur Bestimmung von Systembetriebsparametern wie etwa der Kameraabtastrate und den Leseraten der Brennebenenanordnung bei einem gewün schen Wert von IIRS und gegebenen Betriebsparametern wie etwa der Geschwindigkeit V des Flugzeugs durchgeführt.

Diese Berechnungen werden ohne Beschränkungen hinsichtlich der Abtastrate ausgeführt. Eine zugehörige Leserate der Brennebenenanordnung, die zur Erfüllung der Leistungsspezifikationen (insbesondere der Auflösung) bei der bestimmten Abtastrate erforderlich ist, wird berechnet. Bei schnelleren Kamera-Abtastraten muß auch die Leserate der Brennebenenanordnung schneller sein. Bei Kamera- Abtastraten oberhalb eines gewissen Werts muß die Brennebenenanordnung mit einer Rate gelesen werden, die schneller ist als es die Detektortechnologie erlaubt. Diese Abtastrate wird als "Schwellwert"-Rate bezeichnet.

Falls die geforderte Leserate der Brennebenenanordnung innerhalb der Systemfähigkeiten liegt, kann die Abtastge schwindigkeit der Kamera während der gesamten Abtastung konstant sein. Falls andererseits die gewünschte Leserate der Brennebenenanordnung schneller ist als es das System handhaben kann, muß die Abtastgeschwindigkeit als eine Funktion der Zeit verändert werden. Anders ausgedrückt wird zur Erzielung von Abtastraten oberhalb des Schwellwerts ei ne nichtlineare Abtastung eingesetzt, wodurch die Abtastge schwindigkeit vergrößert wird, wenn die Kamera das Nahfeld abtastet.

In einem Schritt 303 wird dann, wenn die Abtastrate oberhalb der Schwellwertrate liegt, eine nichtlineare Abta stgeschwindigkeit bestimmt.

In einem Schritt 304 wird die Kamera entlang der abzu bildenden Szene mit der Abtastgeschwindigkeit abgetastet, die im Schritt 302 (oberhalb des Schwellwerts) oder im Schritt 303 (oberhalb des Schwellwerts) bestimmt wurde. Die Kamera-Abtastung kann unter Verwendung einer rotierenden Prismenanordnung 702, einer beweglichen Kamerahalterung, einem rotierenden Kamerafaß oder einer Anzahl von anderen Abtasttechniken erzielt werden. Diese Techniken zur Abta stung einer Kamera über eine Szene hinweg sind dem Fachmann bekannt.

In einem Schritt 306 wird ein Bild der Szene auf einer Brennebenenanordnung FPA 704 des Systems fokussiert, während die Kamera über die Szene hinweg abgetastet wird. Die Brennebenenanordnung 704 wandelt das Bild (sichtbar, Infrarot, elektromagnetisch oder dergleichen) in elektrische Ladungsinformation 722 um. Die elektrische Ladungsinformation 722 wird durch eine elektronische Haupteinheit 706 verarbeitet, um ein physikalisches elektronisches Signal 422A bereitzustellen, das die auf der Brennebenenanordnung fokussierte Bildinformation repräsentiert. Anders ausgedrückt, "photographiert" die Kamera die Szene elektronisch im Schritt 306.

Eine optimale Datenkompression kann durch eine Daten komprimiereinheit 708 bewirkt werden, um die digitalen Bilddaten im elektronischen Signal 424A zu komprimieren. Durch die Datenkomprimierung wird ein Signal 424B erzeugt.

Die Bilddaten werden zum Boden für eine Verarbeitung übertragen, wie sie vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert wurde. Falls eine Datenkomprimierung eingesetzt wurde, müssen die Daten nach Empfang dekomprimiert bzw. ex pandiert werden.

Als Ergebnis werden die digitalen Bilddaten im elektro nischen Signal 424A in einem bzw. in Form eines elektroni schen Signals 426 bereitgestellt.

In einem Schritt 308 werden digitale Bilddaten im elek tronischen Signal 426 in einer Bildverarbeitungseinheit 710 verarbeitet, um ein Bild der Szene zu erzeugen, wie sie durch die Kamera "photographiert" wurde. Diese Verarbeitung umfaßt die Umwandlung der digitalen Bildinformation im elektronischen Signal 426 in ein Datensignal 724 für ein sichtbares Bild, das auf einem Monitor oder einer anderen Einrichtung angezeigt oder als Hartkopie bereitgestellt werden kann.

In einem Schritt 310 wird das Bildelement-Seitenver hältnis des Datensignals 724 für ein sichtbares Bild durch eine Seitenverhältnis-Korrektureinheit 712 korrigiert, um die Auswirkungen der nichtlinearen Abtastung zu kompensie ren. Das Bildelement-Seitenverhältnis ist das Verhältnis von der Breite zur Höhe.

In einem Schritt 312 wird das im Schritt 308 verarbei tete Bild auf einem Monitor oder einer anderen Einrichtung 436 angezeigt, als Hart- bzw. Dauerkopie ausgedruckt oder in einer Datenbank 714 für spätere Rückgewinnung gespei chert.

Die vorstehende, auf Fig. 3 Bezug nehmende Diskussion entspricht einer schematisierten Erläuterung der Schlüssel schritte bzw. wesentlichen Schritte der vorliegenden Erfin dung. Die Schritte 302, 303 und 308 sind für einen erfolg reichen Betrieb in Übereinstimmung mit der vorliegenden Er findung wesentlich. Diese Schritte werden in größeren Ein zelheiten in den nachfolgenden Unterabschnitten beschrie ben.

Bei den vorstehend erläuterten Schritten 302 und 303 bestimmen das System und das Verfahren gemäß der vorliegen den Erfindung die gewünschte Abtastgeschwindigkeit. Um Lei stungs-Zielsetzungen zu erfüllen, sammelt das EO-Kamerasys tem gemäß der vorliegenden Erfindung seine Bilddaten in ei ner solchen Weise, daß das winkelmäßige Seitenverhältnis der Bildelemente innerhalb eines einzelnen Bilds nicht kon stant 1 : 1, sondern variabel ist (d. h. die Abtastgeschwin digkeit ist nichtlinear). Dies führt zu einem Bild, das verzerrt ist. Jedoch ist es wünschenswert, ein verzerrungs freies endgültiges Bild mit Bildelementen bereitzustellen, deren winkelmäßiges Seitenverhältnis an jeder Stelle inner halb des Bilds 1 : 1 beträgt. Gemäß der vorliegenden Erfin dung wird dies im Schritt 308 dadurch erreicht, daß das va riable Bildelement-Seitenverhältnis in dem EO-LOROPS-Boden erforschungssystem (GES = Ground Exploitation System) kor rigiert wird.

Um diese Korrektur rasch genug durchzuführen, um mit dem ankommenden Datenfluß Schritt zu halten, sollte die Korrektur berechnungsmäßig einfach gehalten werden. Aller dings sind die Gleichungen für die winkelmäßige Abtastge schwindigkeit des Kamerasystems üblicherweise verhältnismä ßig komplex. Um die erforderlichen Berechnungen zu verein fachen, können die Kameraabtastungsgleichungen exakt unter Heranziehung eines quadratischen Polynoms beim Depressions winkel angenähert werden. Dies ermöglicht dem System die Erfüllung seiner Leistungszielvorgaben, während gleichzei tig ein berechnungsmäßig einfacher Vorgang der Korrektur des Bildelement-Seitenverhältnisses erzielt wird.

In den nachstehenden Unterabschnitten dieser Anmeldung ist die Bestimmung der Abtastgeschwindigkeit gemäß den Schritten 302 und 303 und die Korrektur des Bildelement- Seitenverhältnisses gemäß Schritt 308 in größeren Einzel heiten erläutert.

Im Unterabschnitt 5.1 dieser Anmeldung sind die Annah men dargelegt, die bei der Bestimmung der Beziehungen zwi schen der Abtastgeschwindigkeit und der Bildkorrektur herangezogen werden. Im Unterabschnitt 5.1 sind auch essentielle Systemparameter diskutiert. Im Unterabschnitt 5.2 der Anmeldung sind die Gleichungen für eine exakte winkelmäßige Abtastgeschwindigkeit, die für jede der fünf Betriebsarten gewünscht ist, und die Vorgehensweise beschrieben, die zur Approximierung derselben mittels eines quadratischen Polynoms des Depressionswinkels eingesetzt wird. Im Unterabschnitt 5.3 ist die Prozedur beschrieben, die zur Durchführung einer raschen Korrektur des Bildelement-Seitenverhältnisses eingesetzt wird.

5.1 Annahmen und wesentliche Systemparameter

Gewisse Annahmen können getroffen werden, um die erfor derlichen Berechnungen zu vereinfachen. In diesem Abschnitt ist eine Liste der Annahmen beschrieben, die bei einem be vorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.

Die erste, herangezogene Annahme besteht darin, daß die Erde flach ist. Durch diese Annahme werden die Abtastge schwindigkeitsgleichungen und folglich die Korrekturglei chungen erheblich vereinfacht.

Die zweite Annahme besteht darin, daß kein Querwind bzw. Seitenwind vorhanden ist. Dies erlaubt die Annahme, daß die Bewegung des Flugzeugs vollständig in der Richtung entlang der Spur erfolgt und keine Bewegungskomponente in der Richtung quer zur Spur vorhanden ist. Anders ausge drückt besteht die zweite Annahme darin, daß kein Schiebe winkel vorliegt.

Die dritte Annahme besteht darin, daß das Flugzeug wäh rend der Dauer jeder Abtastung stillsteht.

Die vierte Annahme besteht darin, daß bei sehr kleinen Winkeln der Wert des Winkels (Radian) anstelle des Sinus des Winkels eingesetzt werden kann. Diese vierte Annahme ist nichts anderes als eine häufig benutze mathematische Annäherung.

Die abschließende Annahme besteht darin, daß der zuge führte Depressionswinkel bei der Bestimmung einer Abtastung stets der maximale Depressionswinkel für die Abtastung ist.

Das EO-LOROP-Kamerasystem gemäß der vorliegenden Erfin dung ist im Stande, Bilddaten bzw. Bildbestandteile unter Heranziehung von fünf unterschiedlichen Betriebsarten in einer breiten Leistungsvermögen-Hüllkurve bzw. einem brei ten Leistungsspektrum der Flugzeuggeschwindigkeit, der Höhe und des Depressionswinkels zusammenzutragen. In den Tabel len 2 und 3 sind repräsentative Systemparameter für ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgelistet.

Die nachstehenden Gleichungen sind Gleichungen für die vorstehend angegebenen Kameraparameter, die im Gegensatz zu den gegebenen wie folgt berechnet werden:

Hierbei ist der Ausdruck "25,4 mm/in" lediglich eine Dimensionierungsumrechnungsangabe bei Verwendung von Zollangaben für die Brennweite f und besitzt bei Verwendung von metrischen Angaben den Wert 1.

Wie vorstehend angegeben, wird die vorliegende Erfin dung anhand von fünf Betriebsarten beschrieben. Die spezi fizierten fünf Betriebsarten besitzen jeweils unterschied liche Parameter, wie in der nachstehenden Tabelle 4 aufge listet. Zusätzliche Betriebsarten können in Betracht gezo gen werden, bei denen alternative Systemparameter bestimmt werden.

Tabelle 4

5.2 Bestimmung der Abtastgeschwindigkeit und Zeilenrate

Wie vorstehend umrissen, werden die gewünschte Abtast geschwindigkeit und die nichtlineare Abtastgeschwindigkeit in den Schritten 302 bzw. 303 bestimmt. Die Schritte 302 und 303 werden in diesem Abschnitt in größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert.

In einem Schritt 502 wird die benutzte aktuelle Abtast zeit t_sused bestimmt. Die benutzte Abtastzeit t_sused ist die in Sekunden ausgedrückte Zeitdauer, während der das Sy stem während jedes Abtastzyklus tatsächlich die Szene abta stet. Die benutzte Abtastzeit ist ein Bruchteil der Abtast zeit t_s, die für die Abtastung der Szene während des Abta stzyklus zur Verfügung steht.

In einem Schritt 504 wird die Zeilenrate lr des Systems bestimmt und die Anzahl von Zeilen in der Abtastung berech net. Die Zeilenrate lr des Systems ist die Rate, mit der Zeilen von Bildelementen durch das Kamerasystem erzeugt werden. Die Zeilenrate lr des Systems ist eine Funktion der gewählten Betriebsart.

In einem Schritt 506 wird eine Bildende-Zeit t_end be stimmt. Die Bildende-Zeit t_end ist die Zeit, die nach der Erzeugung der letzten vollständigen Bildzeile während der Abtastung verstrichen ist.

Falls die Zeilenrate lr bei einem Schritt 508 kleiner als oder gleich groß wie die maximale Zeilenrate lr_max ist, wird eine konstante Abtastgeschwindigkeit benutzt (Schritt 509). Falls jedoch die Zeilenrate lr die maximale Zeilen rate lr_max überschreitet, muß in einem Schritt 510 eine nichtlineare Abtastgeschwindigkeit berechnet werden und die Abtastgeschwindigkeit kann während der Abtastung vergrößert werden, wobei X_GSD konstant gehalten wird.

Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm, in dem die Schritte ge zeigt sind, die bei der Bestimmung der benutzten Abtastzeit t_sused im Schritt 502 durchlaufen werden. Gemäß Fig. 6 wird in einem Schritt 602 die Schrägentfernung p_slant wie folgt bestimmt:

In einem Schritt 604 wird die Zykluszeit t_c berechnet. Um die Zykluszeit zu berechnen, wird der Abstand in Rich tung der Spur im Nahfeld (Nahbereich) berechnet. Bei einem Depressionswinkel R_dmax (Nahfeld) bildet die Kamera einen Abstand bzw. eine Entfernung in Richtung der Spur ab, der bzw. die gleich:

ist. Die Zykluszeit wird einfach als die Zeit gewählt bzw. bestimmt, die das Flugzeug benötigt, um sich um einen Bruchteil dieses Abstands in Richtung der Spur fortzubewe gen. Ein Bruchteil dieses Abstands (im Gegensatz zu dem ge samten Abstand) wird herangezogen, um eine Vorwärtsüberlap pung bereitzustellen. Falls die Zykluszeit t_c schneller bzw. kürzer ist als die Zeit, die benötigt wird, den Ab stand in Richtung der Spur zu überdecken, überlappen sich die abgetasteten Streifen. Der benutzte Bruchteil ist durch (1 - ov) definiert, wobei ov eine Zahl ist, die kleiner ist als 1 und die Größe anzeigt, mit der sich die Bilder über lappen müssen. Beispielsweise wird bei ov = 0,12 eine Über lappung von 12% bereitgestellt. Damit läßt sich die Zy kluszeit wie folgt beschreiben:

Hierbei bezeichnen, wie auch schon bei den vorstehenden Gleichungen, der Ausdruck "ft" die Dimension "Fuß", der Ausdruck "nmile" "Nautische Meile" und "hr" die Abkürzung für "Stunde".

Bei praktischen Einsätzen gibt es eine untere Grenze t_cmin für die Zykluszeit t_c aufgrund der Tatsache, daß der Kameraabtastmechanismus eine maximale Drehgeschwindigkeit besitzt. Daher muß der berechnete Wert von t_c mit der unte ren Grenze t_cmin verglichen werden. Falls t_c kleiner ist als t_cmin, wird die gewünschte Überlappung unter Heranzie hung des nachstehenden Ablaufes geopfert bzw. geändert, um eine vernünftige Zyklus zeit zu erzielen:

Falls ov kleiner ist als 0,12, ist ov auf 0,12 festzu legen und die Berechnung zu wiederholen.

Falls t_c weiterhin kleiner ist als t_cmin, oder falls ov ursprünglich kleiner ist als + 0,12, ist t_c gleich t_cmin festzulegen.

Die tatsächlich erzielte Überlappung kann dann aus der Zykluszeit unter Umstellung der vorstehenden Gleichung un ter Auflösung für ov berechnet werden.

In einem Schritt 606 wird die Abtastzeit berechnet. Mit der gegebenen Zykluszeit t_c wird die zur Verfügung stehende Abtastzeit t_s dann wie folgt berechnet:

t_s = t_c - t_d.

In einem Schritt 608 wird die benutzte tatsächliche Ab tastzeit t_sused wie folgt berechnet:

Die benutzte Abtastzeit wird auf eine ganze Zahl von Millisekunden abgeschnitten, wobei bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel das luftgestützte System die Kameraabtastgeschwindigkeit mit Intervallen von einer Millisekunde erneuert. Alternative Ausführungsbeispiele können in Betracht gezogen werden, bei denen das luftge stützte System die Kameraabtastgeschwindigkeit mit anderen periodischen oder nichtperiodischen Intervallen erneuert.

Wenn die Abtastzeit t_sused im Schritt 502 bestimmt wurde, können die Zeilenrate und die Anzahl von Zeilen bei der Abtastung im Schritt 504 berechnet werden. Bei den Be triebsarten 2 und 3 ist die Zeilenrate stets lr_max und es ergibt sich die Anzahl von Bildzeilen bei der Abtastung zu n_Zeilen = (t_sused × lr) auf ganze Zahl zu beschneiden.

Bei den Betriebsarten 1, 4 und 5 ist es gewünscht, Zei len zu erzeugen, deren Winkel quer zur Spur R_dll ist, der bzw. die zu der Überdeckung x_cov quer zur Spur, gerundet auf eine ganze Zahl, passen:

Die Zeilenrate lr wird als nächstes wie folgt derart berechnet, daß n_Zeilen erzeugt werden:

Falls die berechnete Zeilenrate lr_max übersteigt, muß die Zeilenrate auf lr_max begrenzt werden und die Abtastge schwindigkeit muß nichtlinear variiert werden, derart, daß gilt:

lr = min(lr, lr_max).

Die Anzahl von während der Abtastung erzeugten Zeilen beträgt daher:

n_Zeilen = (lr _* t_sused) auf ganze Zahl zu beschneiden.

Das Ergebnis wird auf eine ganze Zahl beschnitten, wo bei irgendeine Teilzeile entfällt.

Die im Schritt 506 bestimmte Bildende-Zeit ist daher:

Die in dem Schritt 510 bestimmte nichtlineare Abtastge schwindigkeit kann unter Heranziehung einer exakten Lösung oder einer polynomischen Annäherung bestimmt werden. Diese Bestimmungen werden in den nachstehenden Unterabschnitten diskutiert. Im Unterabschnitt 5.2.1 sind Abtastgleichungen mit exakter Lösung für die Betriebsarten 1, 4 und 5 be schrieben. Im Unterabschnitt 5.2.2 sind Abtastgleichungen für polynomische Annäherung für die Betriebsarten 1, 4 und 5 erläutert. In den Unterabschnitten 5.2.3 und 5.2.4 sind jeweils Abtastgleichungen mit exakter Lösung bzw. polynomi scher Annäherung für die Betriebsarten 2 und 3 beschrieben.

5.2.1 Abtastgleichungen mit exakter Lösung für die Betriebsarten 1, 4 und 5

In diesem Abschnitt ist die exakte Lösung für die win kelmäßige Abtastgeschwindigkeit bei den Betriebsarten 1, 4 und 5 erläutert.

Falls die gemäß Abschnitt 4 berechnete gewünschte Zei lenrate kleiner als oder gleich groß wie lr_max ist, ist die winkelmäßige Abtastgeschwindigkeit der Kamera während der gesamten Abtastung konstant und ergib sich wie folgt:

ω(t) = R_dll _* lr.

Bei der Abtastung mit dieser konstanten winkelmäßigen Abtastgeschwindigkeit werden Bildelemente mit dem gewünsch ten konstanten winkelmäßigen Seitenverhältnis (angular as pect ratio) erzeugt. R_dmin kann exakt wie folgt berechnet werden:

R_dmin = R_dmax - R_dll _* n_Zeilen.

Wie bei dem Schritt 508 dargestellt ist, wird dann, wenn die gewünschte Zeilenrate lr_max überschreitet, die winkelmäßige Abtastgeschwindigkeit der Kamera über die Zeit verändert und die erzeugten Bildelemente besitzen variable winkelmäßige Seitenverhältnisse, die durch das Bodenerfor schungssystem GES korrigiert werden müssen.

Um zu erkennen, wie dies erfolgt, ist es hilfreich, zu nächst im Detail die drei Schlüsselgleichungen zu untersu chen, die GSD in Richtung der Spur "i_GSD", GSD quer zur Spur "x_GSD" und GSD definieren:

Für gutes Leistungsverhalten über die gesamte Abtastung (bezogen auf GSD) wird ein gewisser Anteil der Auflösung in dem Nahbereich geopfert, um eine bessere Auflösung in dem Fernbereich (Fernfeld) zu erzielen. Um dies zu erreichen, wird die Abtastgeschwindigkeit in einer solchen Weise geän dert, daß x_GSD konstant gehalten wird:

Wenn diese Gleichung nach δRd/δt aufgelöst wird, ergibt sich eine winkelmäßige Abtastgeschwindigkeit von:

Die vorstehende Gleichung kann wie folgt vereinfacht werden:

Eine Umstellung für A ergibt:

Wenn die vorstehend angegebene Gleichung nach R_d als eine Funktion der Zeit gelöst und dann differenziert wird, um ω(t) zu erhalten, ergibt sich:

Bei den vorstehenden Gleichungen wurde das Vorzeichen der Zeit umgekehrt, so daß es stets nicht negativ ist und die Abtastung verändert sich von R_dmax auf R_dmin, wenn t sich ausgehend von 0 vergrößert. Die Integrationskonstante c kann leicht berechnet werden, indem t = 0 und R = R_max in die Gleichung für C eingesetzt werden. R_dmin kann dann genau berechnet werden, indem t_end in die Gleichung für R_d(t) eingesetzt wird.

5.2.2 Abtastgleichungen mit polynomischer Annäherung für die Betriebsarten 1, 4 und 5

Um eine quadratische polynomische Annäherung an die ex akte Lösung für die winkelmäßige Abtastgeschwindigkeit bei den Betriebsarten 1, 4 und 5 zu ermitteln, werden drei Gleichungen mit drei Unbekannten aufgestellt. Die Gleichun gen werden bezüglich der Koeffizienten gelöst. Es ist anzu merken, daß es wünschenswert ist, eine Näherung zu erhal ten, bei der t bei 0 beginnt und sich unabhängig davon, ob die Abtastung eine Vorwärtsabtastung (R_dmax zu R_dmin) oder eine Rückwärtsabtastung (R_dmin zu R_max) ist, vergrößert. Daher wird bei der Aufstellung der Gleichungen für eine Vorwärtsabtastung die Zeit t_poly bei den Näherungsgleichun gen verwendet sowie t_exact = t_poly bei den exakten Glei chungen benutzt. Bei dem Aufstellen der Gleichungen für ei ne Rückwärtsabtastung wird t_poly bei den Näherungsgleichun gen und t_exact = (t_sused - t_poly) bei den exakten Gleichun gen verwendet.

Es sind drei Gleichungen in bzw. mit drei Unbekannten der nachstehenden Form gewünscht:

ω_exact(t_exact) = a _* t_poly ² + b _* t_poly + c

t₀ wird zu 0 und Δt = t_sused festgelegt. Werte von t_poly = 0, t₀ + Δt/2, und t₀ + Δt sind aufzunehmen; t_exact ist wie vorstehend beschrieben zu berechnen, die Gleichun gen sind aufzustellen; und es ist hinsichtlich a, b und c aufzulösen bzw. zu lösen. Das Ergebnis wird eine Näherungs gleichung für ω(t) in der Form

ω_poly(t_poly) = a _* t_poly ² + b _* t_poly + c

sein, wobei t unabhängig von der Abtastrichtung bei t₀ +Δt beginnt.

Dieses Verfahren kann zur Beinhaltung von Bildern mit konstantem winkelmäßigen Bildelement-Seitenverhältnis ver allgemeinert werden, indem festgelegt wird: a = 0, b = 0 und c = R_dll _* lr.

5.2.3 Abtastgleichungen mit exakter Lösung für die Be triebsarten 2 und 3

In diesem Abschnitt werden die exakten Lösungen für die winkelmäßige Abtastgeschwindigkeit der Betriebsarten 2 und 3 vorgestellt.

Bei den Kamerabetriebsarten 2 und 3 werden Bilder in einer solchen Weise zusammengetragen, daß der Wert GSD in dem gesamten Bild konstant ist. Die Zeilenrate lr ist stets lr_max, die winkelmäßige Abtastgeschwindigkeit der Kamera verändert sich mit der Zeit und die erzeugten Bildelemente haben veränderbare winkelmäßige Seitenverhältnisse, die durch das GES-System zu korrigieren sind. Um zu veranschau lichen, wie dies erreicht wird, sollen zunächst im Detail die drei Schlüsselgleichungen untersucht werden, die den Wert GSD in Richtung der Spur "i_GSD", den Wert von GSD quer zur Spur "x_GSD" und GSD definieren:

Um den Wert GSD stets konstant zu halten, kann die Ab tastung x_GSD verändert werden, um die Veränderungen von i_GSD exakt zu kompensieren. Jedoch würde dies bei großen Depressionswinkeln zu sehr kleinen Werten von i_GDS und ent sprechend großen Werten x_GSD führen. Wenn jedoch x_GSD sehr groß wird, kann ein sehr kleiner Wert von i_GSD nicht zur Kompensation eingesetzt werden. Das System ist daher auf den größeren Wert von i_GSD und x_GSD/2 beschränkt. Daher wird für größere Depressionswinkel x_GSD konstant gehalten, um den gewünschten Wert GSD beizubehalten (siehe Unterab schnitt 5.3 für die Werte von GSD bei den Betriebsarten 2 und 3):

Wenn diese Gleichung nach δRd/δt aufgelöst wird, wobei gilt:

ergibt sich:

Es ist anzumerken, daß dies dieselbe Grundform wie die exakte Lösung für die Betriebsarten 1, 4 und 5 ist, wobei die Konstante A einen unterschiedlichen Wert besitzt. Unter Einsatz der Ergebnisse aus dem Unterabschnitt 5.4 ergibt sich:

Bei den vorstehenden Gleichungen wurde das Vorzeichen der Zeit t wiederum umgekehrt, so daß t stets nicht negativ ist und die Abtastung von R_dmax zu R_dmin fortschreitet, wenn sich t von 0 ausgehend vergrößert. Die Integrations konstante C kann leicht berechnet werden, indem t = 0 und R_d = R_dmax in die Gleichung für C eingesetzt wird.

Die vorstehenden Gleichungen werden bei den Betriebsar ten 2 und 3 eingesetzt, bis der Wert von i_GSD den Wert von x_GSD/2 erreicht. Der Depressionswinkel, bei dem dies auf tritt, ist:

Es ist wichtig, anzumerken, daß die Bedingungen, die auftreten können, folgende sind: R_dcutoff R_dmax, R_dmax < R_dcutoff < R_dmin, oder R_dmin R_dcutoff. Falls R_dcutoff R_dmax ist, werden die vorstehend angegebenen Gleichungen nicht herangezogen, da die Abtastung vollständig durch die nachstehend vorgestellten Gleichungen beschrieben wird. Falls R_dmax < R_dcutoff ist, kann nach t_cutoff aufgelöst werden, indem R_dcutoff in die vorstehende Gleichung für t eingesetzt wird. Falls t_cutoff t_sused gilt, ist die Ab tastung vollständig durch die vorstehend angegebenen Glei chungen definiert und es kann R_dmin ermittelt werden, indem t_end in der Gleichung für R_d(t) eingesetzt wird. Falls t_cutoff < t_sused gilt, ist R_dmax < R_dcutoff < R_dmin, wobei der erste Teil der Abtastung durch die vorstehend angegebe nen Gleichungen und der zweite Teil durch die nachstehend aufgeführten Gleichungen beschrieben wird.

Bei R_dcutoff < = R_dmin wird zugelassen, daß x_GSD vari iert, um einen konstanten Wert von GSD beizubehalten, wobei die Veränderung wie folgt stattfindet:

Bei Auflösung der vorstehenden Gleichung für R_d als Funktion der Zeit und anschließendes Differenzieren zum Er halten von ω(t) erhält man:

Bei den vorstehenden Gleichungen wurde das Vorzeichen der Zeit t erneut umgekehrt, so daß t stets nicht negativ ist und die Abtastung von R_dmax zu R_dmin erfolgt, wenn sich t ausgehend von 0 vergrößert. Falls R_dcutoff R_dmax ist, kann die Integrationskonstante C leicht durch Einsetzen von t = 0 und R_d = R_dmax in die Gleichung für C berechnet wer den. Falls R_dmax < R_dcutoff < R_dmin ist, wird die Integra tionskonstante C dann durch Einsetzen von t - t_cutoff und R_d = R_dcutoff in die Gleichung für C berechnet. R_dmin kann durch Einsetzen von t_end in die Gleichung für R_d(t) ermit telt werden.

5.2.4 Polynomische Näherung für die Betriebsarten 2 und 3

Um eine quadratische polynomische Näherung für die ex akte Lösung für die winkelmäßige Geschwindigkeit bei den Betriebsarten 2 und 3 zu finden, werden drei Gleichungen mit drei Unbekannten aufgestellt und hinsichtlich der Koef fizienten gelöst. Falls die Abtastung vollständig entweder durch den ersten Satz oder den zweiten Satz der im Ab schnitt 5.1 vorgestellten Gleichungen für die Betriebsart 2 und 3 beschrieben ist, muß lediglich ein Satz von Gleichun gen gelöst werden. Falls jedoch R_dmax < R_dcutoff < R_dmin ist, besteht die Abtastung aus zwei Teilen: dem ersten Teil, der durch die Gleichungen für konstantes GSD quer zur Spur beschrieben wird, und dem zweiten Teil, der durch die Gleichungen für variables GSD quer zur Spur beschrieben wird. Folglich müssen zwei Sätze von Gleichungen gelöst werden, um polynomische Annäherungen für jeden Teil der Ab tastung zu erhalten.

Es ist wünschenswert, eine Näherung zu erzielen, bei der t bei 0 beginnt und sich unabhängig davon, ob die Abtastung eine Vorwärtsabtastung (R_dmax zu R_dmin) oder eine Rückwärtsabtastung (R_dmin zu R_dmax) ist, vergrößert. Daher wird beim Aufstellen der Gleichungen für eine Vorwärtsabtastung die Zeit t_poly bei den Näherungsgleichungen und t_exact = t_poly bei den exakten Gleichungen benutzt. Beim Aufstellen der Gleichungen für eine Rückwärtsabtastung wird t_poly bei der Näherungsgleichung und t_exact = (t_sused - t_poly) für die exakten Gleichungen herangezogen, wobei, wenn die Abta stung, wie vorstehend beschrieben, eine zweiteilige Abta stung ist, t_cutoff = (t_sused - t_cutoff) festzulegen ist.

Es ist erwünscht, (möglicherweise zwei Sätze von) drei Gleichungen in bzw. mit drei Unbekannten der nachstehenden Form zu haben:

ω_exact(t_exact) = a _* t_poly ² + b _* t_poly + c.

Bei einer einteiligen Abtastung ist t₀ = 0 und Δt = t_sused zu setzen; bei einer zweiteiligen Abtastung sind zu erst die Gleichungen unter Heranziehung von t₀ = 0 und Δt = t_cutoff zu lösen und dann t₀ = t_cutoff und Δt = (t_sused - t_cutoff) einzusetzen. Werte von t_poly = t₀, t₀ + Δt/2 und t₀ + Δt sind aufzunehmen; t_exact ist in der vorstehend be schriebenen Weise zu berechnen; die Gleichungen sind aufzu stellen und bezüglich a, b und c zu lösen.

Bei jedem Satz von Gleichungen ist das Ergebnis eine Näherungslösung für ω(t) mit der Form:

ω_poly(t_poly) = a _* t_poly ² + b _* t_poly + c.

Hierbei beginnt t bei t₀ und vergrößert sich unabhängig von der Richtung der Abtastung zu t₀ + Δt. Bei einer zwei teiligen Abtastung ist das erste Polynom heranzuziehen, falls t < t_cutoff ist, und das zweite, falls t t_cutoff ist.

5.3 Ablauf der Korrektur des Bildelement-Seitenverhältnis ses

Wie vorstehend beschrieben, werden im Schritt 308 das elektronische Signal, das die Bilddaten repräsentiert, ver arbeitet und das Bildelement-Seitenverhältnis korrigiert. Die Korrektur des Seitenverhältnisses der Bildelemente wird nachstehend in Einzelheiten beschrieben. In diesem Unterab schnitt wird die Korrektur in zwei Schritten vorgestellt. Der erste Schritt besteht in der Ableitung bzw. Gewinnung der Korrektur, und der zweite Schritt stellt eine Realisie rung des Verfahrens bzw. Ablaufs der Korrektur des Bildele ment-Seitenverhältnisses dar.

5.3.1 Gewinnung

Das Bodenerforschungssystem EO-LOROPS GES muß verklei nerte Ansichtsbilder durch Mittelwertbildung der Bildele mente "on-the-fly", d. h. beim Durchlaufen (in Echtzeit) bilden, wenn Daten empfangen oder von einem diktalen Band aufzeichnungsgerät wiedergegeben werden. Die verkleinerte Ansicht bzw. Darstellung muß in einen Bildelementpuffer für n_minif × n_minif Bildelemente passen (minif = Abkürzung für minified = verkleinert) und die Bildelemente in der ver kleinerten Darstellung müssen ein winkelmäßiges Seitenver hältnis von 1 : 1 besitzen. Bei einem Bild, das unter Verwen dung einer konstanten winkelmäßigen Abtastgeschwindigkeit zusammengestellt wurde, ist die Berechnung des Verkleine rungsfaktors verhältnismäßig einfach:

Bei einem Bild mit veränderlichen winkelmäßigen Bild element-Seitenverhältnissen verändert sich jedoch der Mit telwertbildungsfaktor in der Zeilenrichtung (Richtung quer zur Spur), da der durch jede Linie repräsentierte Winkel variiert. Es ist somit eine Funktion gewünscht, die für je de Zeile in dem verkleinerten Betrachtungsbild anzeigt, wieviele Zeilen aus dem Bild mit voller Auflösung zu mit teln sind. Bei einer zweiteiligen Abtastung sind zwei der artige Funktionen erforderlich. Um diese Funktion zu ermit teln, wird zuerst n_avg unter Heranziehung von

anstelle von n_Zeilen berechnet:

Dieser Wert von n_avg wird als der Verkleinerungsfaktor in der Bildelement-Dimension bzw. -Richtung (Richtung ent lang der Spur) herangezogen. Der dieser Anzahl von Bildele menten entsprechende Winkel ist:

ΔR_minif = n_avg _* R_det.

Der nächste Schritt besteht in der Auffindung einer po lynomischen Näherung dritter Ordnung für die Zeit t als Funktion des Winkels R_poly, der seit Beginn der Abtastung abgetastet wurde. Durch Integration von:

ω_poly(t_poly) = a _* t_poly ² + b _* t_poly + c

ergibt sich:

Bei einer einteiligen Abtastung oder bei dem ersten Teil einer zweiteiligen Vorwärtsabtastung ist d = 0.

Für den zweiten Teil einer zweiteiligen Vorwärtsabta stung ist:

Für eine Rückwärtsabtastung ist (R_cutoff-R_dmin) für (R_dmax-R_dcutoff) zu ersetzen und t_cutoff = (t_sused- t_cutoff) zu setzen. Die Koeffizienten a, b und c sind für den zweiten Teil der Abtastung. Es werden nun vier Glei chungen mit vier Unbekannten aufgestellt, um zu finden:

t(R_poly) = a_t _* R_poly ³(t_poly) + b_t _* R_poly ²(t_poly) + c_t _* R_poly(t_poly) + d_t.

Durch eine Reihe von Ersetzungen läßt sich nun eine Funktion n_lg der Zeilenanzahl l_minif in dem verkleinerten Betrachtungsbild ermitteln, die die Anzahl von Zeilen in dem Bild mit voller Auflösung angibt, das zur Erzeugung ei ner Zeile in dem verkleinerten Betrachtungsbild heranzuzie hen sind:

wobei:

und:

Diese Ausdrücke können ersetzt bzw. eingesetzt werden, wodurch man zu folgenden Ausdrücken gelangt:

Um diese Gleichung in einfachen Ausdrücken darzustel len, wird definiert:

Bei Einsetzen dieser Ausdrücke ergibt sich:

5.3.2 Realisierung

Wenn es Zeit ist, die Zeilenzahl l_minif (relativ zu 0) in dem verkleinerten Betrachtungsbild zu berechnen, wird die Funktion n_lg(l_minif) bewertet. Die am vorderen Ende an gebrachte Elektronik in dem Bodenerforschungssystem GES bildet n_lg(l_minif) Zeilen mit voller Auflösung und führt eine Abwärts-Mittelwertbildung um n_avg in der Bildelement- Dimension bzw. -Richtung (Dimension entlang der Spur) und um n_lg(l_minif) in der Zeilendimension bzw. Zeilenrichtung (quer zur Spur) durch. Die Bewertung von n_lg(l_minif) kann ohne irgendwelche Multiplikationen innerhalb einer Schleife durchgeführt werden, wie es durch den nachstehenden Pseudo- Code demonstriert wird:

nlg = (alg_*l_initial + blg)_*l _initial + clg
inc = alg_*(2_*l_initial + l) + blg
for (l = l_initial; l < l_last; l++)
[*note letter l, not number 1*]
nlg + = inc
inc += 2_*alg
Anmerkung: [* bezeichnet Buchstabe l, nicht die Zahl 1*]
[* bei diesem Punkt ist nlg korrekt als aktueller Wert von l *]

Im allgemeinen ist der Wert von n_lg(l_minif) keine ganze Zahl, wobei es aber für eine schnelle hardwaremäßige Reali sierung wünschenswert ist, eine ganze Zahl von Zeilen des Bilds voller Auflösung für die Erstellung jeder Zeile der verkleinerten Darstellung einzusetzen. Daher muß bei der Berechnung jeder Zeile der verkleinerten Ansicht n_lg(l_minif) auf die nächste ganze Zahl gerundet und der (positive oder negative) Fehlerbetrag zu dem nächsten Wert von n_lg(l_minif) hinzuaddiert werden. In dieser Weise "folgt" das korrigierte Bild einer exakt interpolierten Korrektur auf die nächste Anzahl von Zeilen mit voller Auf lösung. Durch den nachstehenden Pseudo-Code wird die Kor rektur des winkelmäßigen Bildelement-Seitenverhältnisses unter Heranziehung einer Arithmetik bzw. Berechnungsvor schrift unter Einsatz von verschobenen ganzen Zahlen mit 32-Bit erzielt.

6.0 Kurzfassung

Auch wenn vorstehend verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erläutert wurden, versteht es sich, daß diese lediglich als Beispiel vorgestellt wurden und keine Beschränkung des Schutzumfangs darstellen sollen.

Weiterhin ist anzumerken, daß ein Teil der Offenbarung der vorliegenden Unterlagen urheberrechtlichen Schutz ge nießt. Die Urheberrechte bleiben vorbehalten.

In den Offenbarungsgehalt vorliegender Anmeldung wird hiermit auch ausdrücklich der Offenbarungsgehalt der Zeich nungen und des nachstehenden Anhangs mit einbezogen.

Anhang

Beurteilungsskala für die Bildinterpretierbarkeit (IIRS = Imagery Interpretability Rating Scale)

Beurteilungskategorie 0

Für eine Interpretation aufgrund einer Wolkendecke, schlechter Auflösung usw. untauglich.

Beurteilungskategorie 1

Bodenauflösungsabstand: Größer als 9 Meter (< 29,5 Fuß)

- das Vorhandensein von größeren Flugzeugen auf einem Flugplatz erfassen.
- Oberflächenschiffe erfassen.
- Seehäfen und künstliche Häfen erfassen (einschließlich von Piers und Warenhäusern bzw. Lagerhäusern).
- Eisenbahnhöfe und Läden erfassen.
- Küsten und Landestrände erfassen.
- Oberflächen-Unterseeboote erfassen.
- Trainingsfelder für bewaffnete Artillerie-Bodentruppen erfassen.
- Stadtgebiete erkennen.
- Terrain erkennen.

Beurteilungskategorie 2

Bodenauflösungsabstand: 4,5 bis 9 Meter (14,45 bis 29, 5 Fuß)

- Brücken erfassen.
- Einrichtungen von Bodentruppen erfassen (einschließlich Trainingsflächen, Verwaltungs- /Barackengebäuden, Fahrzeugaufbewahrungsgebäuden und Fahrzeugparkflächen).
- Flugplatzeinrichtungen erfassen (alle größeren Flugzeuge nach Typ, geradflüglig und mit geschwungenen/Delta-Flügeln, genau zählen).
- Häfen und künstliche Häfen erkennen (einschließlich großen Schiffen und Trockendocks).

Beurteilungskategorie 3

Bodenauflösungsabstand: 2,5 bis 4,45 Meter (8,2 bis 14,75 Fuß)

- Nachrichteneinrichtungen erfassen (Radio/Radar).
- Versorgungsdeponien erfassen (POL/Artilleriewaffen).
- Alle Flugzeuge mit geraden Flügeln, alle Flugzeuge mit geschwungenen Flügeln und alle Flugzeuge mit Delta- Flügeln erfassen und genau zählen.
- Kommando- und Kontroll-Headquarters erfassen.
- Boden-Boden und Boden-Luft-Waffenplätze erfassen (einschließlich Fahrzeugen und anderen Ausrüstungsstücken).
- Land-Minenfelder erfassen.
- Brücken erkennen.
- Oberflächenschiffe erkennen (zwischen einem Kreuzer und einem Zerstörer aufgrund der relativen Größe und der Bootskörpergestalt unterscheiden).
- Küsten und Landestrände erkennen.
- Eisenbahnhöfe und Läden erkennen.
- Flugplatzeinrichtungen identifizieren.
- Städtische Flächen identifizieren.
- Terrain identifizieren.

Beurteilungskategorie 4

Bodenauflösungsabstand: 1,2 bis 2,5 Meter (3,94 bis 8,2 Fuß)

- Raketen und Artillerie erfassen.
- Truppeneinheiten erkennen.
- Flugzeuge wie etwa FAGOT/MIDGET erkennen (wenn entfaltet).
- Waffenplätze erkennen (SSM/SAM). Zwischen Flugwaffentypen aufgrund des Vorhandenseins und der relativen Position von Flügeln und Steuerrippen unterscheiden.
- Kernwaffenkomponenten erkennen.
- Land-Minenfelder erkennen.
- Häfen und künstliche Hafenanlagen identifizieren.
- Eisenbahnhöfe und Läden identifizieren.
- Lastwägen bei Bodentruppeneinrichtungen als Last (Transporter)-, Flachbett oder Lieferwagen identifizieren.
- Einen KRESTA aufgrund der mit dem Heckflügel ausge richteten Helikopter-Plattform und einen KRESTA II aufgrund der angehobenen Helikopter-Plattform (ein Deckniveau oberhalb des Heckflügels und mit dem Hauptdeck ausgerichtet) identifizieren.

Beurteilungskategorie 5

Bodenauflösungsabstand: 0,75 bis 1,2 Meter (2,46 bis 3,94 Fuß).

Das Vorhandensein von Identifizierungs-Buchstaben und Zahlen und alphabetischen Landbezeichnungen auf den Flügeln von großen Handels- oder Frachtflugzeugen erfassen, wobei die alphanumerischen Zeichen 90 cm hoch oder größer sind.

- Kommando- und Kontroll-Headquarters erkenne
- Einen einzeln aufgestellten Panzer bei Bodentruppeneinrichtungen als leicht oder mittel/schwer identifizieren.
- Technische Analysen von Flugfeldeinrichtungen durchführen.
- Technische Analysen von städtischen Flächen durchführen.
- Technische Analysen des Terrains durchführen.

Beurteilungskategorie 6

Bodenauflösungsabstand: 40 bis 75 cm (1,31 bis 2,46 Fuß)

- Radio/Radaraustattung erkennen.
- Versorgungsdeponien erkennen (POL/Artilleriewaffen).
- Raketen und Artillerie erkennen.
- Brücken identifizieren.
- Truppeneinheiten identifizieren.
- FAGOT oder MIDGET aufgrund der Kabinendachkonfiguration bei einzelner Aufstellung erkennen.
- Die nachstehenden Bodentruppenausrüstungen identifizieren: Panzer T-54/55 bewaffnete Personentransporte BTR-50, AA-Gewehr 57 mm.
- Typenmäßig RBU-Installationen (beispielsweise Serie 2500), Torpedorohre (beispielsweise 53,34 cm/21 Zoll) und Boden-Luft-Geschoßabfeuerstellen auf einem KANIN DDG, CREVAG DTGESP oder KRESTA II identifizieren.
- Ein Unterseeboot der Klasse Romeo aufgrund des Vorhandenseins der Verkleidung für die Schnorcheleinführung und den Schnorchelauslaß identifizieren.
- Ein Unterseeboot der Klasse USG aufgrund des Fehlens der Verkleidung und des Auslasses identifizieren.

Beurteilungskategorie 7

Bodenauflösungsabstand: 20 bis 40 cm (0,66 bis 1,31 Fuß)

- Radargeräte identifizieren.
- Größere elektronische Komponenten typenmäßig auf einem KILDEN DTGS oder CASHIN DLG identifizieren.
- Kommando- und Steuer- Headquaters identifizieren.
- Land- Minenfelder identifizieren.
- Die generelle Konfiguration eines SSBN/SSGN- Unterseebootsegels einschließlich der relativen Anordnung eines oder mehrerer Brückenperiskope und der hauptsächlichen Elektronik-/Navigationsausstattung identifizieren.
- Technische Analysen von Häfen und künstlichen Hafenanlagen durchführen.
- Technische Analysen von Eisenbahnhöfen und Läden durchführen.
- Technische Analysen von Straßen durchführen.

Beurteilungskategorie 8

Bodenauflösungsabstand: 10 bis 20 cm (0,33 bis 0,66 Fuß)

- Versorgungsdeponien identifizieren (POL/Artilleriewaffen).
- Raketen und Artillerie identifizieren.
- Flugzeuge identifizieren.
- Geschoßwaffenplätze identifizieren (SSM/SAM).
- Oberflächenschiffe identifizieren.
- Fahrzeuge identifizieren.
- An der Oberfläche befindliche Unterseeboote identifizieren (einschließlich von Komponenten wie etwa der Hebelführung der Abschußrampe des Geschoßturms von Echo II SSGN und von größeren Elektronik-/Navigationsausstattungen nach Typ).
- Auf einem KRESTA II die Gestalt von größeren Komponenten von größeren elektronischen Ausstattungen und kleineren elektronischen Ausstattungen typenmäßig identifizieren.
- Glieder (Arme, Beine) einer Person identifizieren.
- Technische Analysen von Brücken durchführen.
- Technische Analysen von Truppeneinheiten durchführen.
- Technische Analysen von Küsten und Landestränden durchführen.

Beurteilungskategorie 9

Bodenauflösungsabstand: kleiner als 10 cm (kleiner als 0,33 Fuß)

- Im Detail die Konfiguration einer Mündungsbremse einer Haubitze D-30 identifizieren.
- Im Detail die Konfiguration von Torpedorohren und AA- Gewehrgestellen (einschließlich Gewehrdetails) auf einem KILDEN DDGS identifizieren.
- Im Detail die Konfiguration eines Kommandoturms einer ECHO II SSGN einschließlich der detaillierten Gestalt von elektronischen Nachrichtengeräten und Navigationsgeräten identifizieren.
- Technische Analysen von Radio/Radargeräten durchführen.
- Technische Analysen von Versorgungsdeponien durchführen (POL/Artilleriewaffen).
- Technische Analysen von Raketen und Artillerie durchführen.
- Technische Analysen von Geschoßwaffenplätzen durchführen.
- Technische Analysen von Kernwaffenkomponenten durchführen.

Definitionen

Die nachstehenden Ausdrücke und Definitionen werden le diglich für die Zwecke dieses Anhangs verwendet.

Bodenauflösungsabstand: Der Bodenauflösungsabstand (GRD) ist das minimale Testzielelement, das auf dem Boden aufgelöst wird. Bei einem System, das einen Bodenauflö sungsabstand von ca. 30 cm (1 Fuß) besitzt, hat der klein ste Streifen bzw. die kleinste Stange des Testziels, der bzw. die im besten Falle unterscheidbar ist, eine physika lische Breite von ca. 15 cm (0,5 Fuß). (Ein 3-Stangen- bzw. 3-Streifen-Testziel wurde zur Bestimmung von GRD und nach folgend zur Kalibrierung der Bildinterpretierbarkeits-Be urteilungsskala eingesetzt.)

Bodenauflösung: Die Bodenauflösung ist ein Ausdruck, der bei der Interpretation von Fotos benutzt wird, und stellt eine subjektive zahlenmäßige Bewertung der beschrän kenden Größe von auf einem Film abgebildeten Bodenobjekten dar. Für ihre Bestimmung ist ein Testziel erforderlich und sie kann gegebenenfalls nicht gleichgewichtig mit dem Bo denauflösungsabstand sein. Das Ausmaß, mit dem eine Person Bodenobjekte erfassen, erkennen und identifizieren kann, führt zu seiner Bewertung der Bodenauflösung.

Erfassung: Bei der Bildinterpretation bedeutet dies das Entdecken des Vorhandenseins eines Objekts, ohne das Objekt jedoch erkennen zu können.

Erkennung: Die mit beliebigen Mitteln erfolgende Be stimmung des freundlichen oder feindlichen Charakters der Individualität eines weiteren, oder von Gegenständen wie etwa Flugzeugen, Schiffen, Panzern oder einer Erscheinung wie etwa von Kommunikations- oder elektronischen Mustern.

Identifizierung: Bei der Bildinterpretation die Unter scheidung zwischen Objekten innerhalb eines bestimmten Typs oder einer bestimmten Klasse.

Technische Analyse: Die Fähigkeit zur exakten Beschrei bung eines Merkmals, Objekts oder einer Komponente, das bzw. die auf einem Film abgebildet ist.

Claims

1. System zum Durchführen einer elektrooptischen Pan orama-Erkennung einer Szene mit Sektorabtastung und großem Bereich bzw. großem Abstand, wobei die Erkennung bei einem gegebenen Grundauflösungsabstand und einer gegebenen Vorwärtsüberlappung mit erhöhten Abtastge schwindigkeiten durchgeführt wird, mit

1) einer Brennebenenanordnung (704), die zur Er fassung eines Bildes der Szene und zur Umwandlung des Bildes in eine elektronische Ladungsdarstellung des Bildes ausgelegt ist,
2) einer elektronischen Haupteinheit (706), die mit der Brennebenenanordnung (704) gekoppelt und zur Umwandlung der elektronischen Ladungsdarstellung in ein digitales Bilddatensignal ausgelegt ist, wobei das di gitale Bilddatensignal eine digitale Repräsentation des Bildes ist,
3) einer mit der Brennebenenanordnung (704) ge koppelten ersten Einrichtung zum Fokussieren eines Ab schnitts der Szene auf die Brennebenenanordnung, wobei der Abschnitt der Szene durch eine Projektion der Brennebenenanordnung definiert ist,
4) einer mit der ersten Einrichtung gekoppelten zweiten Einrichtung (702) zum Abtasten der Projektion der Brennebenenanordnung entlang der Szene mit nichtlinearer Abtastgeschwindigkeit,
5) einer mit der zweiten Einrichtung gekoppelten dritten Einrichtung zum Bestimmen der nichtlinearen Abtastgeschwindigkeit und
6) einer mit der elektronischen Haupteinheit (706) gekoppelten vierten Einrichtung (434) zum Verar beiten des digitalen Bilddatensignals für die Bereit stellung eines Sichtbildsignals, das ein korrigiertes Bild repräsentiert, wobei das korrigierte Bild ein Bildelement-Seitenverhältnis besitzt, das zur Beseiti gung der Wirkungen der nichtlinearen Abtastgeschwin digkeit korrigiert ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung zur Bestimmung der nichtlinearen Abtastgeschwindigkeit unter Einsatz einer exakten Lösung ausgelegt ist, wobei die exakte Lösung die nichtlineare Abtastgeschwindigkeit derart bestimmt, daß ein Bodenabtastungsabstand quer zur Spurrichtung während der gesamten Abtastung konstant gehalten wird.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung so ausgelegt ist, daß sie eine polynomische Näherungsgleichung zur Bestimmung der nichtlinearen Abtastgeschwindigkeit unter Heranziehung einer polynomischen Annäherung benutzt.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennebenenanordnung (704) eine CCD-Matrix (Matrix aus Ladungskopplungseinrichtungen) ist, daß die erste Einrichtung eine optische Kamera ist, und daß die vierte Einrichtung ein rotierendes Kamerafaß bzw. Kameragestell ist.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Luftfahrzeug zum Halten der Brennebenenanordnung der elektronischen Haupteinheit und der ersten, zweiten und dritten Einrichtung.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Luft/Boden-Datenkoppelglied (422), das zwischen die Brennebenenanordnung und die vierte Einrichtung zum Übertragen des elektronischen Signals von dem Luftfahrtzeug zu einer Bodenstation ge koppelt ist.

7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit der elektronischen Haupt einheit (706) gekoppelte Datenbank (414) zum Speichern des digitalen Bilddatensignals.

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit der vierten Einrichtung gekoppelte Einrichtung (436) zum Anzeigen des korri gierten Bilds.

9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit der Brennebenenanordnung gekoppelte fünfte Einrichtung (708) zum Komprimieren des digitalen Bilddatensignals zur Bildung eines kom primierten digitalen Bilddatensignals, und durch eine mit der fünften Einrichtung (708) gekoppelte sechste Einrichtung zum Dekomprimieren der komprimierten digi talen Bilddaten zur Reproduktion des digitalen Bildda tensignals.

10. Verfahren zum Optimieren der elektrooptischen Pan orama-Erkennung einer Szene von einem Luftfahrzeug mit tels Sektorabtastung mit großem Abstand, mit den Schritten

1) Bestimmen einer Kameraabtastrate und einer Le serate für eine Brennebenenanordnung für ein gewünsch tes Niveau des betrieblichen Leistungsvermögens,
2) Bestimmen einer nichtlinearen Abtastgeschwin digkeit, falls die Abtastrate oberhalb eines Schwellen werts liegt,
3) Abtasten der Kamera entlang der Szene mit der im Schritt (2) bestimmten nichtlinearen Abtastge schwindigkeit,
4) Fokussieren eines Bilds der in dem Schritt (3) abgetasteten Szene auf eine Brennebenenanordnung und Umwandeln des Bildes in ein elektronisches, die Szene repräsentierendes Signal,
5) Verarbeiten des elektronischen Signals zur Er zeugung eines digitalen Bildes der Szene, wobei die Verarbeitung einen Schritt der Korrektur eines Bildele ment-Seitenverhältnisses des digitalen Bildes zur Be seitigung von Effekten der nichtlinearen Abtastge schwindigkeit enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den Schritt des Anzeigens des korrigierten Bildes.

12. Verfahren nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schritt (1) die Schritte enthält:

a) Bestimmen einer benutzten tatsächlichen Abta stzeit,
b) Bestimmen einer Zeilenrate des Systems,
c) Berechnen der Anzahl von Zeilen von Abtastung, wobei die Berechnung unter Heranziehung der in dem Schritt (a) bestimmten tatsächlichen Abtastzeit und der in dem Schritt (b) bestimmten Zeilenrate des Systems durchgeführt wird, und
d) Bestimmen einer Bildende-Zeit als ein Verhält nis der Anzahl von Zeilen in einer Abtastung zu der Zeilenrate.

13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schritt (1) die Schritte enthält:

a) Bestimmen einer benutzten tatsächlichen Ab tastzeit,
b) Bestimmen einer gewünschten Anzahl von Zeilen in einer Abtastung,
c) Berechnen einer Zeilenrate des Systems als ein Verhältnis der in dem Schritt (b) bestimmten Zahl von Zeilen zu der in dem Schritt (a) bestimmten, benutzten tatsächlichen Abtastzeit, und
d) Bestimmen einer Bildende-Zeit als ein Verhält nis der Anzahl von Zeilen in einer Abtastung zu der Zeilenrate.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schritt zur Bestimmung der be nutzten Abtastzeit die Schritte enthält:

i) Bestimmen einer Schrägentfernung,
ii) Berechnen eines Abstands in Richtung der Spur in einem Nahfeld, wobei der Abstand in Richtung der Spur eine Funktion der in dem Schritt (i) bestimmten Schrägentfernung ist,
iii) Berechnen einer Zykluszeit als einem Bruchteil des in dem Schritt (ii) berechneten Abstands in Richtung der Spur, wobei der Bruchteil so festgelegt wird, daß ein gewünschtes Ausmaß an Vorwärtsüberlappung bereitgestellt ist,
iv) Berechnen einer Abtastzeit als eine Funktion der Zykluszeit, und
v) Berechnen der benutzten Abtastzeit als eine Funktion der Abtastzeit.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, da durch gekennzeichnet, daß der Schritt (2) die Schritte enthält:

a) Berechnen eines Bodenabtastungsabstands quer zur Spur,
b) Berechnen einer winkelmäßigen Abtastgeschwin digkeit, die zur Konstanthaltung des Bodenabtastungsab stands quer zur Spur benötigt wird,
c) Berechnen eines Kamera-Depressionswinkels als eine Funktion der Zeit auf der Grundlage der winkelmä ßigen Abtastgeschwindigkeit und
d) Differenzieren des in dem Schritt (c) berech neten Depressionswinkels zur Erzielung einer nichtlinearen Abtastgeschwindigkeit.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, da durch gekennzeichnet, daß der Schritt (2) die Schritte enthält:

a) Berechnen eines Bodenabtastungsabstands quer zur Spur, der zur Aufrechterhaltung eines konstanten gesamten Bodenabtastungsabstands erforderlich ist,
b) Konstanthalten des Bodenabtastungsabstands quer zur Spur für große Depressionswinkel,
c) Berechnen einer winkelmäßigen Abtastgeschwin digkeit, die zur Beibehaltung des Bodenabtastungsab stands quer zur Spur erforderlich ist,
d) Berechnen eines Kamera-Depressionswinkels als eine Funktion der Zeit auf der Grundlage der winkelmä ßigen Abtastgeschwindigkeit und
e) Differenzieren des in dem Schritt (c) berech neten Depressionswinkels zur Erzielung einer nichtlinearen Abtastgeschwindigkeit.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, da durch gekennzeichnet, daß der Schritt (2) den Schritt des Einsatzes einer quadratischen polynomischen Nähe rung zur Bestimmung einer nichtlinearen Abtastge schwindigkeit enthält.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, da durch gekennzeichnet, daß der Schritt (5) die Schritte enthält:

a) Gewinnen einer Korrektur für das Bildelement- Seitenverhältnis des digitalen Bildes, und
b) Realisieren der Korrektur zum Korrigieren des Bildelement-Seitenverhältnisses.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich net, daß der Schritt (a) die Schritte enthält:

i) Berechnen eines Mittelwert-Bildungsfaktors zur Erzeugung verkleinerter Ansichtsbilder,
ii) Berechnen eines Zeilengruppenwinkels als das Produkt aus dem Mittelwert-Bildungsfaktor und einem De tektorwinkel,
iii) Bestimmen einer polynomischen zeitlichen Näherung dritter Ordnung als eine Funktion eines seit Beginn der Abtastung abgetasteten Winkels, und
iv) Bestimmen einer Gruppe von Zeilen mit voller Auflösung auf der Grundlage des Zeilengruppenwinkels und unter Heranziehung des Polynoms dritter Ordnung, und

daß der Schritt (b) die Schritte enthält:

i) Auswerten bzw. Bewerten der Gruppe von Zeilen mit voller Auflösung,
ii) Runden der Gruppe von Zeilen mit voller Auf lösung auf einen nächsten ganzzahligen Wert und
iii) Addieren des Betrags der Rundung zu ei nem nächsten Wert für die Gruppe von Zeilen mit voller Auflösung.

20. System zum Durchführen einer elektrooptischen Pan oramaerkennung einer Szene mit Sektorabtastung und gro ßem Bereich und bzw. Abstand aus einem Luftfahrzeug, wobei die Erkennung mit erhöhten Abtastgeschwindigkei ten bei einem gegebenen Bodenauflösungsabstand und ei ner gegebenen Vorwärtsüberlappung durchgeführt wird, mit

1) einer ersten Einrichtung zum Erfassen eines Bildes eines Teiles der Szene und zum Umwandeln des Bildes in ein digitales Bilddatensignal, wobei das di gitale Bilddatensignal eine digitale Repräsentation des Bildes ist,
2) einer mit der ersten Einrichtung gekoppelten zweiten Einrichtung zum Fokussieren des Teils der Szene auf die erste Einrichtung und zum Abtasten des Teils der Szene über die gesamte Szene mit einer nichtlinearen Abtastgeschwindigkeit und
3) einer mit der ersten Einrichtung gekoppelten dritten Einrichtung zum Verarbeiten des digitalen Bild datensignals zur Bereitstellung eines Sichtbild-Daten signals, das ein korrigiertes Bild repräsentiert, wobei das korrigierte ein Bildelement-Seitenverhältnis be sitzt, das im Hinblick auf die Beseitigung der Wirkun gen der nichtlinearen Abtastgeschwindigkeit korrigiert ist.

21. System nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine mit der zweiten Einrichtung gekoppelte vierte Einrich tung, die zur Benutzung einer exakten Lösung zur Be stimmung der nichtlinearen Abtastgeschwindigkeit aus gelegt ist, wobei die exakte Lösung die nichtlineare Abtastgeschwindigkeit derart bestimmt, daß ein Bodenab tastungsabstand quer zur Spur während der gesamten Ab tastung konstant ist.

22. System nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine mit der zweiten Einrichtung gekoppelte vierte Einrichtung, die zum Einsatz einer polynomischen Nährungslösung zur Bestimmung der nichtlinearen Abtastgeschwindigkeit ausgelegt ist.

23. System nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine mit der ersten Einrichtung gekoppelte vierte Einrichtung zum Senden des ersten elektronischen Signals von dem Luftfahrzeug zum Boden.

24. System nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine mit der ersten Einrichtung gekoppelte vierte Einrichtung zum Speichern des digitalen Datensignals.

25. System nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine mit der dritten Einrichtung gekoppelte vierte Einrichtung zum Anzeigen des korrigierten Bildes.

26. System nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine mit einer Brennebenenanordnung gekoppelte vierte Einrich tung zum Komprimieren des digitalen Bilddatensignals zur Bildung eines komprimierten digitalen Datensignals, und mit einer mit der vierten Einrichtung gekoppelten fünften Einrichtung zum Dekomprimieren des komprimierten digitalen Bilddatensignals.