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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung
von digitalen Videobildern.
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Obwohl
nicht ausschließlich,
so ist eine solche Vorrichtung mit einer Aufnahmeeinrichtung in
der Art einer Videokamera insbesondere dazu bestimmt, an einem Flugzeug
angebracht zu sein, insbesondere einem zivilen Transportflugzeug,
um Bilder der äußeren Umgebung
des Flugzeugs und insbesondere der vorderen und/oder hinteren Umgebung
desselben zu erzeugen, und zwar Bilder, die auf einen vom Piloten
des Flugzeugs einsehbaren Bildschirm übertragen werden.
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Eine
solche Vorrichtung ermöglicht
dem Piloten insbesondere:
- – eine Ansicht in Echtzeit
von der Positionierung des Flugzeugs in Bezug zu seiner Umgebung
am Boden zu haben; und
- – dabei
zu helfen, das Flugzeug zu führen,
insbesondere dann, wenn dieses auf einer Bahn eines Flughafens vor
dem Abheben oder nach der Landung rollt, was trotz der reduzierten
Manövrierfähigkeit
des Flugzeugs am Boden ermöglicht,
ein Verlassen der Bahn und insbesondere ein Verlassen der Hinterräder zu vermeiden.
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Es
wird vorgezogen, zu diesem Zweck digitale Bilder zu verwenden. Es
ist nämlich
bekannt, dass die digitalen Bilder gegenüber Störungen unempfindlich sind,
was eine höhere
Qualität
und Zuverlässigkeit
gegenüber üblichen
analogen Bildern mit sich bringt. Ferner können die digitalen Bilder viel
einfacher direkt verarbeitet werden als die analogen Bilder.
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Dennoch
weist die Erzeugung von digitalen Videobildern einen großen Nachteil
auf: die Gefahr eines Standbildes, das heißt, die Gefahr einer fortgesetzten
Anzeige ein und desselben Bildes auf dem Schirm und nicht von aufeinander
folgenden, nicht identischen Bildern.
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Dieses
Standbild kann ein Problem mit Ursprung an einem der verschiedenen
Schritte (Erzeugung, Speicherung, Anzeige, ...) zur Erfassung und Behandlung
von Bildern haben und resultiert im Allgemeinen auf einer fehlerhaften
Nullsetzung eines Videospeichers. Diese Gefahr wird durch die immer größere Komplexität von Übertragungsvorrichtungen für Video bilder
hervor gehoben, die insbesondere verschiedene und komplexe Behandlungen
durchführen
können,
wie eine Bildkompression oder eine Erzeugung von "Mosaiken" aus mehreren Videoquellen.
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Ein
Standbild kann unangenehme Folgen haben, insbesondere im vorgenannten
Beispiel, welches die Führung
eines Flugzeugs am Boden betrifft, denn die aufeinander folgenden
Bilder zeigen im Allgemeinen keine signifikanten Unterschiede, so
dass der Pilot nur schwer die Unterscheidung zwischen einem Bild
ohne Bewegung und einem erstarrten Bild machen kann, was dazu führt, Führungsfehler
zu begehen.
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Es
sind verschiedene Lösungen
bekannt, um ein Standbild zu erkennen.
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Eine
erste Lösung
besteht darin, den Bildspeicher immer nach zwei aufeinander folgenden
Bildern zu löschen.
Diese Lösung
erfordert jedoch Logiken zur Löschung
mit genauen Zeitbezügen,
damit die Löschung
zu einem geeigneten Zeitpunkt durchgeführt werden kann. Ferner müssen solche
Logiken für
jeden der verschiedenen Bildspeicher der Bildübertragungsvorrichtung vorgesehen
sein.
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Eine
zweite Lösung
besteht darin, immer zwei aufeinander folgende Bilder zu vergleichen.
Diese Lösung
erfordert jedoch, die Bildspeicher zu verdoppeln, um zwei aufeinander
folgende Bilder aufbewahren zu können,
und ferner einen Vergleicher und eine zugehörige Behandlungslogik vorzusehen.
Ferner ist es in dem Fall, in welchem die gefilmte Szene wirklich
unbeweglich ist, möglich,
zwei identische aufeinander folgende Bilder zu haben, derart, dass diese
zweite Lösung
dann zu einer irrtümlichen
Erfassung eines Standbildes führt.
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Folglich
ist keine dieser bekannten Lösungen
zufriedenstellend, um so mehr, als dass im Fall der vorgenannten
Anwendung bei der Führung
eines Flugzeugs am Boden, mit einer optischen Rekonstruktion des
vorderen und/oder hinteren Bereichs des Flugzeugs, diese üblichen
Lösungen
das an Bord befindliche System komplizierter und weniger zuverlässig machen.
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Im Übrigen offenbart
die Druckschrift WO-98/30978 ein Analysesystem der Bewegung eines
Objekts, mit einer Kamera und Markierern. Jede dieser Markierung
ist auf einem beweglichen Element des Objekts angeordnet und umfasst:
- • einen
Messfühler
zum Erfassen eines Lichtsignals, das durch eine an der Kamera befindliche Lichtquelle
gesendet wird;
- • Signalübertragungseinrichtungen,
wie lichtemittierende Dioden; und
- • eine
Steuereinheit, welche die Übertragungseinrichtung
derart steuert, dass diese ein Reaktionssignal erzeugt, wenn der
Messfühler
ein Lichtsignal erfasst. Jedes Reaktionssignal kann einen von zwei
Werten umfassen: einen Wert 1 (wenn ein Signal gesendet wird) und
einen Wert 0 (wenn kein Signal gesendet wird).
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Ferner
umfasst die Steuereinheit jedes Markierers einen speziellen Identifikationscode,
der es ermöglicht,
diesen Markierer zu identifizieren und der aus einer Folge von solchen
Werten 0 und/oder 1 gebildet ist, und sie steuert die Übertragungseinrichtung derart,
dass diese eine Folge von Reaktionssignalen sendet, welche diesen
Identifikationscode rekonstruiert. Folglich ist es möglich, in
einem durch die Kamera aufgenommenen Bild die verschiedenen Markierer zu
identifizieren und somit der Verstellung der jeweiligen mobilen
Elemente, welche diesen Markierer tragen, zu verfolgen.
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Ferner
betrifft die Druckschrift US-4,483,599 eine Vorrichtung zur gleichzeitigen
Lieferung von optischen Signalen und akustischen Signalen. Diese übliche Vorrichtung
umfasst insbesondere Lichtquellen, welche Lichtsignale erzeugen,
die registriert werden können.
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Was
die US-4,816,288 betrifft, offenbart diese ein Überwachungssystem für ein Flugzeug,
welches Aufnahmeeinrichtungen zum Erzeugen von Bildern von Außenbereichen
des Flugzeugs und einen Bildschirm zum Darstellen dieser Bilder
für die
Besatzung umfasst.
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Die
vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, die vorgenannten Nachteile
zu beseitigen. Sie betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung
von digitalen Videobildern, die es ermöglicht, in einfacher und zuverlässiger Weise
jedes Standbild zu erkennen.
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Zu
diesem Zweck umfasst gemäß der Erfindung
die Vorrichtung zur Übertragung
von digitalen Videobildern Aufnahmeeinrichtungen und Anwendungseinrichtungen
für durch
diese Aufnahmeeinrichtungen erzeugten Bilder, dadurch gekennzeichnet,
dass diese ferner Mittel umfasst, um wenigstens ein Signal im Sichtfeld
der Aufnahmeeinrichtung umfasst, derart, dass das Signal auf wenigstens
einigen der durch die Aufnahmeeinrichtung erzeugten Bildern erscheint
und dass das Signal so gebildet wird, dass es sich temporär verändert, um
die Erfassung eines Standbildes auf der Anwendungseinrichtung der
Bilder im Falle einer fehlenden Variation des Signals zu ermöglichen.
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So
weiß man
aufgrund der Erfindung, solange sich das Signal auf den rekonstruierten Bildern verändert, dass
einem ein normaler Ablauf von aufeinander folgenden Videobildern
vorgesetzt wird. Sobald dagegen das Signal während einer bestimmten Zeitdauer
identisch bleibt (und gegebenenfalls weg fällt), erkennt man das Vorhandensein
eines stehenden Bildes.
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Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung
ermöglicht
somit, in einfacher und zuverlässiger
Weise optisch jedes Standbild zu erkennen.
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Darüber hinaus
ist in vorteilhafter Weise:
- – das Signal
ein intermittierendes Signal, das heißt, ein Signal, das in regelmäßigen Zeitintervallen
verschwindet und wieder erscheint; und/oder
- – das
Signal so gebildet, dass dieses an den Seiten und/oder in verschiedenen
Formen auf den durch die Aufnahmeeinrichtung erzeugten aufeinander
folgenden Bildern erscheint.
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Ferner
wird das Signal in vorteilhafter Weise so gebildet, dass dieses
jedes Mal auf einem Bildbereich, zum Beispiel einer Bildecke, erscheint,
wo es die optische Rekonstruktion der auf dem Bild wiedergegebenen
Szene nicht stört.
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Die
Mittel zum Bilden wenigstens eines Signals können in der Aufnahmeeinrichtung
eingebaut sein. In diesem Fall sind sie vorzugsweise miniaturisiert.
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Jedoch
sind aus Sicherheitsgründen
vorzugsweise die Mittel zum Bilden wenigstens eines Signals außerhalb
der Aufnahmeeinrichtung und unabhängig von dieser. So sind sie
vollständig
von der Anzeigeinrichtung entkoppelt.
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In
einem Ausführungsbeispiel
können
die Mittel zum Bilden wenigstens eines Signals dann umfassen:
- – einen
Generator für
Lichtimpulse; und
- – eine
Lichtleitfaser, die mit dem Generator für Lichtimpulse verbunden ist
und so angeordnet ist, dass sie die durch den Generator für Lichtimpulse gesendeten
und das Signal repräsentierenden Lichtimpulse
in das Anzeigefeld der Anzeigeinrichtung überträgt.
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Sie
kann in einer Variante auch umfassen:
- – ein Element,
das in das Anzeigefeld der Aufnahmeeinrichtung verschoben werden
kann; und
- – eine
Verschiebeeinrichtung für
das Element, wobei das Element so verschoben wird, dass dieses auf
den durch die Aufnahmeeinrichtung erzeugten und aufeinander folgenden
Bildern intermittierend und eventuell an verschiedenen Seiten erscheint und
das Signal darstellt.
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Die
Figuren der beigefügten
Zeichnung werden verständlich
machen, wie die Erfindung ausgeführt
werden kann. In diesen Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen ähnliche
Elemente.
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Die 1 und 2 zeigen
jeweils schematisch zwei unterschiedliche Ausführungsformen einer Vorrichtung
zum Übertragen
von digitalen Videobildern gemäß der Erfindung.
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Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung
und in zwei unterschiedlichen Ausführungsformen 1A und 1B jeweils
in der 1 und 2 dargestellt, ist dazu geeignet,
digitale Videobilder zu senden.
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In
bekannter Weise umfasst die Vorrichtung 1A oder 1B:
- – eine
Aufnahmeeinrichtung 2, zum Beispiel in der Art einer digitalen
Videokamera, die in einem Gehäuse 3 angeordnet
ist und in der Lage ist, Ansichten von einem Sichtfeld CV durch
eine in dem Gehäuse 3 vorgesehene Öffnung 4 hindurch
zu machen. Die Einrichtung 2 umfasst zu diesem Zweck in
bekannter Weise eine Erfassungsfläche 5, die zum Beispiel
mit einer Matrix aus lichtempfindlichen Dioden oder aus einer Detektormatrix mit
einer Einrichtung zur Ladungsübertragung versehen
ist; und
- – eine
Anwendungseinrichtung 6 für durch die Einrichtung 2 gebildete
und durch eine zum Beispiel elektrische oder radioelektrische Verbindung 7 übertragene
Bilder.
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Was
die Einrichtung 6 betrifft, kann es sich dabei um einen
Bildschirm handeln, der zum Darstellen der in dem Sichtfeld CV gesehenen
Szenerie für einen
Benutzer in Echtzeit geeignet ist. Dennoch kann diese Einrichtung 6 auch
eine Registriereinrichtung sein, wie zum Beispiel eine Mini-Bildregie,
wobei die durch diese Einrichtung registrierten Bilder in differierender
Weise auf nicht dargestellten, geeigneten Einrichtungen rekonstruiert
werden können.
Eine solche Lösung
weist den Vorteil auf, dass sie in dem Fall, in welchem zwei Einheiten
von Aufnahmeeinrichtungen 2 vorgesehen sind, ein Bildmosaik
angezeigt werden kann, das aus Ansichten gebildet wird, die durch
die Einheiten aufgenommen wurden.
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In
einer bevorzugten Anwendung ist die Einrichtung 2 so angeordnet,
dass sie Ansichten von der vorderen und/oder der hinteren Umgebung
eines Flugzeugs aufnimmt, und repräsentiert die Einrichtung 6 einen
im Cockpit des Flugzeugs angebrachten Bildschirm. In diesem Fall
ermöglicht
die Vorrichtung 1A, 1B, die Führung des Flugzeugs, insbesondere
eines zivilen Transportflugzeugs, speziell bei einer Verlagerung
am Boden auf einer Piste eines Flughafens zu unterstützen.
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Gemäß der Erfindung
umfasst die Vorrichtung 1A, 1B, um eine einfache
und zuverlässige
Erkennung jeglichen Standbildes zu ermöglichen, ferner Mittel 8A, 8B,
um wenigstens ein Signal S in dem Sichtfeld CV der Aufnahmeeinrichtung 2 zu
bilden, derart, dass das Signal S auf wenigstens einigen der durch
die Aufnahmeeinrichtung 2 erzeugten Bilder erscheint, wobei
das Signal S so gebildet wird, dass es sich temporär verändert.
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Wenn
man auf diese Weise dauerhaft das Signal auf dem Bildschirm 6 sieht,
weiß man,
dass das Bild feststeht, wodurch ermöglicht wird, leicht und zuverlässig jedes
Standbild zu erkennen. Solange sich natürlich das Signal S verändert, existiert
kein Standbild.
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In
der In 1 dargestellten Ausführungsform 1A umfassen
die Mittel 8A:
- – einen Generator 9 für Lichtimpulse,
zum Beispiel eine Licht imitierende Diode; und
- – eine
Lichtleitfaser 10, die mit dem Generator 9 für Lichtimpulse
verbunden ist und so angeordnet ist, dass sie in dem Sichtfeld CV
der Aufnahmeeinrichtung 2 Lichtimpulse anordnet, zum Beispiel Laserimpulse,
die von dem Generator 9 für Lichtimpulse gesendet werden
und das Signal S darstellen.
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Die
Sendedauern der Impulse und die Zeitspannen zwischen zwei aufeinander
folgenden Impulsen können
so geregelt sein, dass eine so leicht und zuverlässig wie mögliche optische Erfassung ermöglicht wird.
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Zu
diesem Zweck können
die Lichtimpulse natürlich
gemäß einer
festen bestimmten Frequenz erzeugt werden.
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Im Übrigen umfassen
in der in 2 dargestellten Ausführungsform 1B die
Mittel 8B:
- – ein Element 11,
zum Beispiel eine Blende, die zum Beispiel drehend oder schwenkend
in das Sichtfeld CV der Einrichtung 2 verschoben werden
kann; und
- – ein
Mittel 12, zum Beispiel einen Elektromotor, um das Element 11 zu
verstellen.
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Das
Element 11 wird so verstellt, dass dieses intermittierend
(und gegebenenfalls eventuell an verschiedenen Seiten) in dem Sichtfeld
CV und somit auf den durch die Einrichtung 2 erzeugten
Bildern erscheint.
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Auf
diese Weise wird ein Standbild erkannt, wenn während einer vorbestimmten Zeitspanne,
zum Beispiel einigen Sekunden, das Element 11 dauerhaft
(auf derselben Seite) auf der Rekonstruktion der Bilder erscheint,
die durch den Bildschirm 6 realisiert wird, oder dort überhaupt
nicht erscheint. Natürlich sind
die Geschwindigkeit und die Verschiebungsamplitude regulierbar und
werden so geregelt, dass eine effiziente optische Erkennung möglich wird.
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In
einer speziellen Ausführungsform
der Vorrichtung 1B kann vorgesehen sein, dass nur das Element 11 in
der Weise verstellt wird, dass sich dieses immer in dem Sichtfeld
CV befindet und somit die gebildeten, aufeinander folgenden Bilder
niemals verschwinden, sondern sich einfach auf diesem verschieben,
derart, dass sich ein Standbild durch eine Immobilisierung des Elements 11 erkennbar
macht.
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Ferner
kann man in einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform
kein Element, dass sich wie das in 2 dargestellte
Element 11 verschiebt, vorsehen, sondern ein Element, dass
sich zeitweise verformt, das heißt, dessen Form und/oder Breite derart
variiert, dass ein Standbild erkannt wird, wenn während einer
vorbestimmten Zeitspanne keine Verformung vorliegt.
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Im Übrigen sind
gemäß der Erfindung
die Lichtleitfaser 10 und das Element 11 derart
angeordnet, dass jedes Mal dann, wenn sich das auf einem Bild erzeugte
Signal an einem Rand des Bildes befindet, zum Beispiel in einer
Ecke, wo es die optische Rekonstruktion der durch die Einrichtung 2 aufgenommenen
Umgebung am wenigstens stört.
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Für den Schutz
der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es besonders von Vorteil – wie dies in den 1 und 2 dargestellt
ist -, dass die Mittel 8A und 8B außerhalb
der Aufnahmeeinrichtung 2 liegen und unabhängig von
diesem sind. Es können
somit keine Interferenzen zwischen den Mittel 8A und 8B und
der Elektronik der Kameras, der Bildschirme und der Regie auftreten.
Ferner können die
Mittel 8A und 8B eine Einrichtung zur Unterstützung der
Fokussierung von Bildern umfassen, um die Qualität und die Schärfe derselben
zu verbessern.
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Es
wird jedoch klar, dass die Mittel 8A und 8B in
der Aufnahmeeinrichtung 2 integriert sein können, zum
Beispiel aus Gründen
der Kompaktheit der Vorrichtung der Erfindung. Sie sind dann vorzugsweise
miniaturisiert, um eine Gewichts- und Platzeinsparung zu ermöglichen.
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Die
Mittel 8A und 8B können zudem nützliche
Informationen tragen, wie zum Beispiel der Zeit.