DE69228299T2

DE69228299T2 - Anzeigetechniken für zeitlich erfasste Bildersequenzen

Info

Publication number: DE69228299T2
Application number: DE69228299T
Authority: DE
Inventors: Andrew Setsu Katayama
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Teledyne Redlake MASD LLC
Priority date: 1991-12-17
Filing date: 1992-11-26
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2012-11-27
Also published as: US5294978A; JPH0618546A; EP0551595A2; EP0551595B1; EP0551595A3; DE69228299D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Bewegungsanalysevorrichtung, welche eine Folge von Bildern eines Ereignisses mit einer hohen Bildfeldrate aufzeichnet und die Bilder des Ereignisses mit einer niedrigeren Bildfeldrate wiedergibt, so daß das Ereignis analysierbar ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Visualisierungstechniken für zeitlich erfaßte Bildfolgen, die in einem Standbild das Visualisieren der Kinetik einer Aufzeichnungssitzung mit mehreren Bildern ermöglichen.
Bewegungsanalysevorrichtungen sind zum Analysieren von sich schnell verändernden Ereignissen verwendbar. Eine Art einer Bewegungsanalysevorrichtung zeichnet eine große Zahl von Bildern während eines Ereignisses mit einer hohen Bildfeldrate auf und reproduziert die Bildfelder bei einer niedrigeren Bildfeldrate. Jede während des Ereignisses stattfindende Bewegung ist somit schrittweise analysierbar. Anwendungen für Bewegungsanalysevorrichtungen umfassen Störungen in Hochgeschwindigkeitsmaschinen, Bewegungen eines Athleten, das Testen von Sicherheitseinrichtungen, das Zerstören eines Gegenstandes usw. Eine Art einer Bewegungsanalysevorrichtung wird in der Parallelanmeldung US-A-4,496,995 beschrieben. Wie in dem genannten Patent beschrieben, umfaßt die Bewegungsanalysevorrichtung eine Videokamera, einen Prozessor mit veränderlicher Geschwindigkeit und einen Bildschirm. Die Kamera wird derart im Blockformat ausgelesen, daß eine Vielzahl von Zeilen mit Videoinformationen, die mit Fotoelementreihen im Halbleiterbildwandler der Kamera korrespondieren, gleichzeitig in parallelen Längsspuren auf Magnetband aufgezeichnet werden. Während der Wiedergabe wird das Magnetband mit reduzierter Bandgeschwindigkeit abgespielt. Eine Vielzahl paralleler Videosignale, die von den Parallelspuren auf dem Band reproduziert werden, werden zu einem seriellen Videosignal verarbeitet, das von Standardbildschirmen verwendbar ist. Eine Magnetband-Bewegungsanalysevorrichtung ist deswegen vorteilhaft, weil sie in der Lage ist, eine große Zahl von Bildfeldern aufzuzeichnen und weil sie über einen nichtflüchtigen Bildspeicher verfügt.
Eine weitere Art einer Bewegungsanalysevorrichtung umfaßt eine Videokamera, einen Halbleiterspeicher, einen Videoprozessor und einen Bildschirm. Eine Bildfolge eines Ereignisses wird im digitalen Format in dem Halbleiterspeicher gespeichert. Die gespeicherten Bildfelder werden in einer Folge von Vollbildern wiedergegeben. Alternativ hierzu ist der Zugriff auf einzelne Bilder zwecks Darstellung entweder als einzelne Bildfelder oder in einer beliebigen Folge von gewünschten Bildfeldern möglich.
Es gibt Anwendungen, bei denen es wünschenswert wäre, in einem einzelnen Standbild die Kinetik eines Teils der gesamten Bildfolge eines aufgezeichneten oder gespeicherten Ereignisses zu visualisieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Transformieren einer Folge aufgezeichneter Bilder eines Ereignisses mit einem oder mehreren sich bewegenden und als Folge von Bildfeldern aufgezeichneten Gegenständen in ein einziges raumzeitliches Bildfeld bereitgestellt. Vorzugsweise wird die Folge von Bildfeldern von einer Videokamera in einem schnellen Bildfeld-Aufzeichnungsprozeß erzeugt. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt in einem Standbildfeld eine Darstellung der Kinetik eines Teils oder aller Bilder eines aufgezeichneten Ereignisses bereit.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren an Gegenstände angepaßt, deren Bewegung nur in einem Freiheitsgrad erfolgt (d. h. daß die Gegenstände darauf beschränkt sind, sich im zeitlichen Verlauf in derselben Bahn zu bewegen, die möglicherweise gerade ist), so daß nur eine Dimension der Gegengstände auf dieser Bahn benötigt wird, um ein zweidimensionales Bild aufzubauen, wobei die Zeitachse als zweite Dimension dient, wie in Anspruch 1 dargelegt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein zweidimensionaler Schnitt der Gegenstände verwendet, um ein dreidimensionales Standbild aufzubauen, wobei die Zeitachse als dritte Dimension dient, wie in Anspruch 5 dargelegt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Halbleiterbewegungsanalysevorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Funktionsdiagramms eines blockweise auslesbaren Bildwandlers.
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Funktionsdiagramms des Halbleiterspeichers des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1.
Fig. 4A-4F diagrammförmige Ansichten einer Bildfolge eines Ereignisses, welche zur Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung dienlich sind.
Fig. 5A eine diagrammförmige Ansicht einer einzelnen, raumzeitlichen, temporären und zweidimensionalen Anzeige einer Bildfolge eines Ereignisses mit den in Fig. 4A-4F gezeigten Bildern.
Fig. 5B eine diagrammförmige Ansicht einer Prozedur zum Auffinden orthogonaler Projektionen der in Fig. 4A-4F und 5A gezeigten Bilder.
Fig. 6A-6K diagrammförmige Ansichten einer Bildfolge eines Ereignisses, die zum Beschreiben eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung dienlich sind.
Fig. 7 eine diagrammförmige Ansicht einer einzelnen, raumzeitlichen, temporären und dreidimensionalen Ansicht einer Bildfolge eines Ereignisses mit den in Fig. 6A-6K gezeigten Bildern.
Bezugnehmend auf Fig. 1 wird eine ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltende Bewegungsanalysevorrichtung beschrieben. Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt die Bewegungsanalysevorrichtung 10 den Halbleiterbildwandler 12, der ein Ereignis, wie etwa Szene 14, mit Hilfe eines Halbleiter-Flächenbildsensors 16 abbildet. Der Bildwandler 12 wird durch eine Systemsteuerung 24 gesteuert. Die Steuerung 24 stellt über den Bus 28 geeignete Zeitgeber- und Steuersignale an den Bildwandler 12 als Funktion benutzerseitig wählbarer Parameter bereit, unter anderem die Parameter Bildfeldrate und Belichtungszeit. Der Bildwandler 12 ist beispielsweise bei Bildfeldraten von 1 bis 1.000 Bildfeldern pro Sekunde betreibbar.
Der Bildwandler 16 ist vorzugsweise ein blockweise auslesbarer Flächenbildwandler. Das Grundkonzept eines blockweisen Auslesens eines Halbleiter-Flächenbildwandlers und dessen Zeitgebung und Steuerung wird in US-A-4,322,752 beschrieben. Zwar enthält das genannte Patent eine detaillierte Beschreibung, aber das Konzept des blockweisen Auslesens kann unter Bezug auf Fig. 2 dargestellt werden. Fig. 2 zeigt einen Flächenbildwandler 16, der eine Anordnung von (nicht einzeln gezeigten) Fotoelementen umfaßt, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Beispielsweise kann der Bildwandler 16 eine Anordnung von 192 Reihen aus jeweils 256 Fotoelementen umfassen. Jedes Fotoelement stellt ein Bildelement (Pixel) eines auf den Bildwandler 16 projizierten Bildes dar. Zur Darstellung des Ausleseverfahrens wird der Bildwandler 16 schematisch derart dargestellt, daß er in 12 Blöcke von jeweils 16 Fotoelementreihen je Block aufgebaut ist. Durch entsprechende Steuerschaltungen, einschließlich der Blockauswahlschaltung 18 und der Spaltenauswahlschaltung 20, werden die Blöcke 1 bis 12 des Sensors 16 nacheinander in Form paralleler Reihen von Fotoelementen in die Block-Multiplexerschaltung 22 ausgelesen. Der Muliplexer 22 erzeugt ein Bildfeldsignal, das 12 aufeinanderfolgende Blöcke von Videoinformationen umfaßt, wobei jeder Block von Videoinformationen 16 parallele Zeilen analo ger Videosignale beinhaltet. Jede Zeile der Videoinformationen umfaßt 256 Pixel variabler Bildkenndaten, wie Helligkeit, Farbe usw.
Die parallelen Zeilen der analogen Videosignale von dem Bildwandler 12 werden an den Bilddigitalisierer 26 übergeben. Der Bilddigitalisierer 26 verstärkt und konditioniert die parallelen Analogsignale zur Aufbereitung für die Digitalisierung. Der Bilddigitalisierer 26 beinhaltet an jeder Parallelsignalleitung einen Analog-/Digital- Umwandler zur Umwandlung jedes Analogsignals in ein Digitalsignal. Jeder Analog- /Digital-Umwandler gibt ein Digitalsignal mit einem Digitalwert aus, der aus einer vorbestimmten Anzahl von Bits zusammengesetzt ist, beispielsweise aus acht Bits. Der Bilddigitalisierer 26 übernimmt die Bit-Information aus jedem Analog-/Digital- Umwandler und wandelt diese Information in ein bit-serielles Format auf einer Ausgabeleitung um. In diesem Beispiel entspricht also die Anzahl der parallelen Digitalsignalzeilen, die von dem Bilddigitalisierer 26 ausgegeben werden, nach der Serialisierung der Anzahl der parallelen Analogsignalzeilen, die an den Bilddigitalisierer 26 ausgegeben werden. Die Systemsteuerung 24 legt die Steuer- und Zeitgebersignale über den Steuer- und Zeitgeberbus 28 an den Bilddigitalisierer 26 an.
Die externen Datensignale aus einer (nicht gezeigten) Quelle können temporär dem Bildfeld zugewiesen werden, indem die externen Daten mit den Bilddaten im Bilddigitalisierer 26 durch das Interleaf-Verfahren zugeordnet werden. Die Speichersteuerung 30 empfängt die parallelen Zeilen der serialisierten digitalen Informationen vom Bilddigitalisierer 26 und speichert diese in dem Bildspeicher 32. Der Bildspeicher 32 besteht aus einer Anzahl von Halbleiter-Direktzugriffsspeichern, etwa DRAMs oder SRAMs. Um Informationen in einem Direktzugriffspeicher (RAM/Random Access Memory) speichern zu können, muß zunächst ein Ort adressiert werden, worauf die Informationen an den Eingabeport angelegt werden. Die Speichersteuerung 30 dient dazu, den Direktzugriff auf den Halbleiterspeicher zu ordnen. Während der Aufzeichnung erzeugt die Speichersteuerung 30 die Adreßsignale für den Direktzugriffsspeicher in einem bekannten, sequentiellen Format.
Die Bewegungsanalysevorrichtung 10 ist in verschiedenen Aufzeichnungsmodi betreibbar. In einem Aufzeichnungsmodus werden, sobald der Bildspeicher 32 gefüllt ist, keine weiteren Bilder von dem Halbleiterbildwandler 12 im Speicher 32 abgelegt. In einem anderen Aufzeichnungsmodus werden die Bildfelder im Speicher 32 umlaufend gespeichert; sobald der Speicher 32 voll ist (d. h. sobald der Speicher keine weiteren Bildfelder an einem eindeutigen Ort speichern kann), wird das neueste Bildfeld über das älteste Bildfeld aufgezeichnet. Auf diese Weise werden Bildfelder von dem Halbleiterbildwandler 12 fortlaufend in dem Speicher 32 über die älteren Bildfelder aufgezeichnet, bis von der Systemsteuerung 24 ein Stoppsignal angelegt wird. Dieses Stoppsignal kann das Ergebnis eines Signals sein, das von dem Benutzer der Tastatur 34 oder von einem Triggersignal erzeugt wird.
Der Speicher 32 kann eine Speicherkapazität jeder Größe aufweisen, sollte jedoch groß genug sein, um eine ausreichende Anzahl von Bildfeldern speichern zu können, die ein Erfassen eines Ereignisses in seiner Gesamtheit zur späteren Analyse dieses Ereignisses ermöglichen. Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt der Speicher 32 m Bildfeldstellen, die von m bis mm numeriert sind. Wenn beispielsweise ein Bildfeld plus externer Dateninformationen eine Anzeigematrix von 256 · 256 Pixeln bildet, und wenn jedes Pixel durch 8 Bit an Informationen dargestellt wird, belegt jedes Bildfeld im Speicher 32 ca. 65 Kilobyte an Speicherkapazität. Wenn 1.000 Bildfelder gespeichert werden müssen, dann muß der Speicher 32 eine Halbleiterspeicherkapazität von ca. 65 Megabyte aufweisen.
Im Speicher 32 gespeicherte Bildfelder werden an einem Bildschirm 36 angezeigt. Die Speichersteuerung 30 empfängt serialisierte, parallele Digitalinformationen eines Bildfeldes aus dem Bildspeicher 32 und legt diese an die Videobusschnittstelle 38 an. Die Schnittstelle 38 formatiert die aus dem Speicher 32 empfangenen digitalen Videoinformationen mit Hilfe der Steuerung 30 neu und speichert diese über den Videobus 42 in dem Bildfeldpuffer 40. Die Videobusschnittstelle 38 empfängt auch Header-Daten, die sich auf jedes einzelne Bildfeld beziehen, unterzieht die Header- Daten einem De-Interleaving, und speichert die Daten in einem reservierten Abschnitt jedes Bildfeldes, das in dem Bildfeldpuffer 40 gespeichert ist. Die Kapazität des Bildfeldpuffers 40 ist derart bemessen, daß er mehrere Bildfelder mit Videodaten aufnehmen kann.
Die im Bildfeldspeicher 40 gespeicherten digitalen Videodaten werden über den Videobus 42 an das Grafikmodul 44 übergeben. Das Grafikmodul 44 addiert die Datenrandinformationen und die Videoinformationen und wandelt das digitale Signal in ein analoges Signal um, das dann am Bildschirm 36 angezeigt wird.
Die Bewegungsanalysevorrichtung 10 umfaßt eine Videotriggerschaltung 46. Die Videotriggerschaltung 46 ändert die Betriebsart der Bewegungsanalysevorrichtung 10, wenn es zu einer Änderung der Bildkenndaten zwischen zwei ausgewählten (beispielsweise aufeinanderfolgenden) Bildfeldern kommt. Bei den geänderten Bildkenndaten kann es sich beispielsweise um eine Änderung des Graustufenwertes des Bildfeldes oder um eine Änderung in der Farbe eines Bildfeldes handeln. Eine Änderung der Bildkenndaten zeigt eine Änderung in einer statischen Szene an, die von dem Halbleiterbildwandler 12 abgebildet wird, und bezeichnet somit ein zur späteren Analyse aufzuzeichnendes Ereignis. Wenn die Bewegungsanalysevorrichtung 10 mit fortlaufender Aufzeichnung arbeitet, bei der neue Bildfelder im Speicher 32 über alte Bildfelder aufgezeichnet werden, wird das von der Videotriggerschaltung 46 erzeugte Triggersignal dazu verwendet, die Aufzeichnung zu stoppen. Bildfelder vor und nach dem Trigger-Ereignis sind daher in dem Speicher 32 speicherbar. Das von der Videotriggerschaltung 46 erzeugte Triggersignal ist zudem verwendbar, um das Aufzeichnen der von dem Halbleiterbildwandler 12 erzeugten Bildfelder zu starten.
Erfindungsgemäß werden neue Techniken zur vorübergehenden Anzeige erfaßter zweidimensionaler Bilder bereitgestellt. Der Hauptvorteil dieser neuen Techniken besteht darin, daß sie es dem Betrachter ermöglichen, in einem Standbild die Kinetik einer gesamten Aufzeichnungssitzung zu visualisieren. Dies steht im Kontrast zu den herkömmlichen Ansätzen, bei denen entweder die aufgezeichneten Bilder nacheinander durchlaufen werden, oder bei denen die Bilder bildfeldweise aufwendig digitalisiert werden.
Mit diesen Visualisierungstechniken werden bestimmte Charakteristika der Bildfolge eines Ereignisses unmittelbar sichtbar. Das Verhalten einzelner Gegenstände, etwa momentane Geschwindigkeiten, mittlere Geschwindigkeiten, Beschleunigungen usw., lassen sich mühelos beobachten. Das Verhalten zwischen Gegenständen ist ebenfalls mühelos zu beobachten, etwa relative Geschwindigkeiten, Kollisionen, Bewegungsenergieübertragung usw. Mit einer verwandten Technik ist es zudem möglich, die Entwicklung von Morphologien im zeitlichen Verlauf zu untersuchen. Diese Visualisierungstechniken bieten zudem einen weiteren, nicht direkt greifbaren Vorteil. Die Techniken stellen nämlich die erfaßten Bilder in einer Weise dar, die neue Einsichten in das zu untersuchende Ereignis fördern.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden erläutert. Das erste Ausführungsbeispiel dient der Visualisierung eines oder mehrerer Gegenstände mit einem Freiheitsgrad (d. h. die untersuchten Gegenstände bewegen sich in derselben Bahn. Die Bahn selbst kann frei beschaffen sein und ist daher nicht auf gerade Linien beschränkt.) im zeitlichen Verlauf, und das zweite Ausführungsbeispiel dient zur Visualisierung einer oder mehrerer geschlossener Kurven im zeitlichen Verlauf. Jede dieser Techniken dient als eigenständiger Anwendungsbereich. Die erstgenannte Technik ist gleichermaßen für die Untersuchung der Kinetik eines oder mehrerer unabhängiger Körper oder Partikel geeignet, etwa Crash-Tests, Ballistik oder Explosionstests. Die letztgenannte Technik ist idealerweise für morphologische Untersuchungen geeignet, etwa Strömungsvisualisierung, Flammenausbreitung, Einspritzung, Zellteilung oder Turbulenzen.
Die Sammlung dieser Visualisierungstechniken wird als raumzeitliche Visualisierung (ST-Visualisierung/Spacio Temporal Visualization) bezeichnet. Die erste der beiden zuvor genannten Varianten wird als ST-2-D bezeichnet, die letztere als ST-3-D. Die Verwendung der Bezeichnungen "2-D" und "3-D" erübrigt sich im weiteren Verlauf der nachfolgenden detaillierten Besprechung dieser Verfahren.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ermöglicht die ST-2-D-Visualisierung die Untersuchung eines oder mehrerer Gegenstände im zeit lichen Verlauf. Die Anzahl der Gegenstände, die in einem ST-2-D-Bild visualisierbar sind, ist eine Funktion der Bahn, die diese Gegenstände zurücklegen. Es sind mehrere Gegenstände visualisierbar, solange sie sich in identischen Bahnen bewegen. Dies soll jedoch nicht heißen, daß diese Gegenstände nicht unabhängig in separaten ST-2-D-Bildern visualisierbar sind.
Die Struktur eines ST-2-D-Bildes ist ein raumzeitliches Bild derart, daß die Verschiebung entlang einer Bahn entlang einer der Bildachsen gezeigt wird, während die Zeit auf der anderen Achse abgetragen wird. Eine Bahn ist in der Originalfolge von Bildern eines Ereignisses als der Weg definiert, in dem sich die Gegenstände von Interesse bewegen. Dies kann einfach eine gerade Linie oder eine einfache geometrische Form sein, die parametrisch bestimmbar ist, oder es kann sich um komplexere Konstruktionen handeln, etwa eine punktweise fortlaufende Linie oder um kubische Splines. In jedem Fall werden die Pixelwerte (die Helligkeit und/oder die Farbe) auf dieser festen Bahn auf der raumzeitlichen Achse des ST-2-D-Bildes abgetragen. Die diese erste Bahn bildenden Pixel können als Matrixstellen mit Hilfe der Tastatur 34 eingegeben werden. Alternativ hierzu ist eine Maus verwendbar, um einen auf einem Bildschirm 36 angezeigten Cursor zu steuern.
Angenommen, die Raumachse verläuft in horizontaler Richtung des Bildes, während die Zeitachse in vertikaler Richtung verläuft. Die Pixelwerte entlang der definierten Bahn für ein gegebenes Bildfeld werden dann "begradigt" und in einer Reihe des ST- 2-D-Bildes neu angezeigt. Hierzu wird die gewünschte Bahn in N gleichmäßig beabstandete Punkte unterteilt, wobei N die Anzeigeauflösung auf der Raumachse (der horizontalen Achse) ist. Diese N Punkte auf der Bahn werden dann für das erste Bildfeld abgetastet und auf der ersten Reihe des Bildschirms angezeigt. Das gesamte ST-2-D-Bild wird dann aufgebaut, indem dieses Verfahren mit den nachfolgenden Bildfeldern wiederholt wird; die aus derselben definierten Bahn von diesen aufeinanderfolgenden Bildfeldern entnommenen Informationen werden dann in zusammenhängenden Reihen des ST-2-D-Bildes angeordnet.
Dieses zusammengesetzte Bild enthält sowohl Linien und/oder vertikal "extrudierte" Bereiche, die sich in der Zeitachse des Bildes erstrecken, wobei jede mit einem bestimmten Gegenstand der Originalsitzung identifizierbar ist (d. h. der Bildfolge eines Ereignisses). Die Form dieser Linien oder die der Ränder dieser Bereiche ermöglicht die sofortige Interpretation der Kinetik der fraglichen Gegenstände. Die Interpretation des ST-2-D-Bildes wird nachfolgend beschrieben.
Wie zuvor beschrieben, enthält das ST-2-D-Bild einige Linien und "extrudierte" Bereiche. Im letztgenannten Fall sind die Ränder dieser Bereiche von Interesse. Daher besteht letztendlich nur Interesse an Linien, sei es an tatsächlichen Linien in dem ST-2-D-Bild oder an den Rändern der Bereiche. Jede der Linien entspricht tatsächlichen Punkten auf einem oder mehreren Gegenständen in der Originalfolge von Bildern eines Ereignisses (einer Sitzung). Es sei daher darauf hingewiesen, daß in der nachfolgenden Diskussion mit Linien in dem ST-2-D-Bild die Gegenstände gemeint sind, die diese Linien in dem Originalbild darstellen.
Die Quelle dieser Linien oder Bereiche läßt sich in bezug zu Merkmalen in der Originalsitzung setzen. Beispielsweise resultiert aus einer Punktlichtquelle, die der definierten Bahn folgt, eine Linie. Eine gleichmäßig beleuchtete Scheibe oder ein kontrastierender Hintergrund wird auf der anderen Seite zu einem "extrudierten" Bereich führen. Der linke Rand dieses Bereichs auf dem ST-2-D-Bild stellt den ganz linken Punkt auf der Scheibe dar, der die Bahn geschnitten hat; dies gilt im umgekehrten Sinn für den rechten Rand des Bereichs.
Aufgrund der Korrelation, die zwischen Merkmalen des ST-2-D-Bildes zu den tatsächlichen Gegenstandsmerkmalen im Originalbild bestehen, lassen sich momentane Geschwindigkeiten messen. Dies erfolgt, indem man einfach Linien heranzieht, die tangential zu Merkmalen in dem ST-2-D-Bild verlaufen, und deren Steigung mißt. Die gemessene Steigung (eine Zahl mit Vorzeichen) entspricht direkt der Geschwindigkeit des betrachteten Merkmals. Die Größe der Steigung dieser Linien stellt deren Geschwindigkeit dar, das Vorzeichen deren Richtung. Eine gerade vertikale Linie stellt daher eine Geschwindigkeit von null dar. (Es sei angenommen, daß die räum liche Komponente des ST-Bildes in horizontaler Richtung abgetragen wird und die zeitliche Komponente in vertikaler Richtung.) Größere Abweichungen von einer vertikalen Linie zeigen eine Erhöhung der Geschwindigkeit an.
Aus der vorausgehenden Erörterung geht hervor, daß alle geraden Linien in dem ST-2-D-Bild einer konstante Geschwindigkeit entsprechen. Alle Linien zweiten Grades entsprechen einer konstanten Beschleunigung oder Verzögerung. Polynome höherer Ordnung beschreiben entsprechend stärkere Bewegungen.
Bezugnehmend auf Fig. 4A-4F, 5A wird ein Beispiel einer aufgezeichneten Sitzung gezeigt, die eine Bildfeldfolge eines Ereignisses und dessen ST-2-D-Bild darstellt. Fig. 4A-4F zeigen einen Satz von sechs Bildfeldern, die aus einer hypothetischen Sitzung entnommen sind; die Buchstaben A-F bezeichnen deren Reihenfolge in der Originalsitzung. Sie sind allerdings nicht in gleichen Zeitintervallen aufgenommen. Die Originalsitzung kann 300 Bildfelder umfassen, die mit einer Bildfeldrate von 250 Feldern pro Sekunde aufgezeichnet werden, während hier nur sechs Bildfelder zur Illustration gezeigt werden. Die Sitzung besteht aus einer Gruppe von fünf Kugeln, von denen jede zu einer vollständig elastischen Kollision fähig ist. Die Kugeln laufen in einer festen, näherungsweise schalenförmigen Spur.
Das erste in Fig. 4A gezeigte Bild zeigt zwei der Kugeln in dem Moment, in dem sie den Scheitelpunkt ihrer Bewegungsbahn auf der rechten Seite der Spur erreicht haben. Alle folgenden Bilder in Fig. 4B-4F zeigen die Anordnung der fünf Kugeln in nachfolgenden Zuständen.
Für dieses Beispiel wurde eine Pixelbahn definiert, wie anhand der Strichlinie gezeigt. Die Strichlinie schneidet die Kugeln in ihrer Mittellinie, und zwar unabhängig von deren Position in der Spur. Diese Bahn ist nicht Teil des Originalbildes, sondern wurde später in einer zur ST-Visualisierung vorgesehenen Vorrichtung erzeugt.
Bei dem in Fig. 5A gezeigten ST-2-D-Bild wird die räumliche Dimension auf der horizontalen Achse abgetragen (die Verschiebung entlang der definierten Bahn), wäh rend auf der vertikalen Achse die Zeit abgetragen wird. Die Buchstaben A-F dienen dazu, die Bilder A-F aus Fig. 4A-4F mit den jeweiligen Linien des ST-2-D-Bildes aus Fig. 5A in Beziehung zu setzen. Die Interpretation des ST-2-D-Bildes wird jeweils in einzelnen Zeitabschnitten untersucht, beginnend mit Abschnitt A-B. Das ST-2-D-Bild aus Fig. 5A wurde im Bildfeld 40 dadurch erzeugt, daß die Gruppe der durch die Bahn definierten Pixel für jedes in Fig. 5A gezeigte Bildfeld ausgelesen wurde. Wenn beispielsweise das gezeigte ST-Bild eine Matrix von 256 Pixeln mal 192 Pixeln ist, kann die definierte Bahn bis zu 256 Pixel lang sein, und es sind bis zu 192 aufeinanderfolgende Bildfelder darstellbar.

Abschnitt A-B aus Fig. 5A

Aus Fig. 5A läßt sich ableiten, daß sich eine Gruppe von drei Kugeln auf der linken Seite befindet und eine Gruppe von zwei Kugeln auf der rechten Seite, wobei innerhalb einer Gruppe keine Zwischenräume verbleiben. Dies ist anhand der drei Linien auf der rechten und anhand der vier Linien auf der linken Seite zu erkennen. Weiterhin ist zu sehen, daß zu dieser Zeit die Kugeln der linken Gruppe eine relative Geschwindigkeit von null aufweisen (die vier Linien laufen alle parallel zueinander), und daß ihre Geschwindigkeit null ist (jede der vier Linien verläuft vertikal). Darüber hinaus ist zu sehen, daß die Gruppe auf der rechten Seite eine relative Geschwindigkeit von null aufweist. Es ist bekannt, daß die Gruppe auf der rechten Seite an Punkt A den Scheitelpunkt ihrer Bahn auf der Spur erreicht hat, da die drei Linien in Linie A des ST-2-D-Bildes eine vertikale Tangente besitzen, die eine momentane Geschwindigkeit von null darstellt. Durch Betrachten der drei Punkte auf einer dieser Linien innerhalb von Abschnitt A-B läßt sich die Beschleunigung dieser Gruppe von Kugeln ermitteln. (Der in der vorliegenden Anmeldung benutzte Begriff Beschleunigung und Verzögerung entspricht der allgemeinsprachlichen Verwendung dieser Begriffe, wobei sich Beschleunigung auf eine Erhöhung der Geschwindigkeit bezieht und Verzögerung auf eine Reduzierung der Geschwindigkeit. Dies steht im Gegensatz zur technisch korrekten Verwendung dieser Begriffe, bei der Beschleunigung und Verzögerung Vektorgrößen sind. Wenn der Eindruck entsteht, daß die Beschleunigung nicht konstant ist, braucht man nur weitere Punkte zu bestimmen.)

Abschnitt B-C aus Fig. 5A

Anhand von Linie B ist zu erkennen, daß sich alle fünf Kugeln berühren. Dies läßt sich daran erkennen, daß zwei der Linien zusammenfallen, von denen eine den rechten Rand der äußersten rechten Kugel der linken Gruppe darstellt, und die andere den linken Rand der äußersten linken Kugel der rechten Gruppe. Weiterhin ist zu sehen, daß es durch die mittlere Kugel zu einer idealen Übertragung der Bewegungsenergie der beiden rechten Kugeln auf die beiden linken Kugeln gekommen ist. Dies läßt sich wie folgt ableiten:
A. Die Bahn der mittleren Kugel in dem ST-Bild bleibt vertikal und impliziert damit, daß auf die mittlere Kugel keine Bewegungsenergie übertragen wurde.
B. Die Spuren der beiden rechten Kugeln auf Linie B sind vertikal und implizieren, daß die gesamte Bewegungsenergie abgegeben wurde.
C. Die Neigung der beiden ganz linken Kugeln unmittelbar hinter Linie B gleicht der Neigung der beiden ganz rechten Kugeln vor Linie B.
Nachdem die Bewegungsenergie übertragen worden ist, läßt sich erkennen, daß sich die beiden ganz linken Kugeln mit konstanter Geschwindigkeit weiterbewegen, bis sie die Linie C erreichen, wo die Verzögerung der beiden ganz linken Kugeln beginnt, weil die Kugeln den linken Rand der Spur hinauflaufen.
Die rechte Gruppe der drei Kugeln beginnt sich allmählich zu beschleunigen, bis sie das Ende dieses Abschnitts erreicht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß an Punkt B, wo sich sämtliche Kugeln einander berührten, die äußerste rechte Kugel immer noch im Neigungsbereich der Spur befand. An Punkt C des Bildes befinden sich jedoch alle drei Kugeln von der rechten Seite im flachen Teil der Bahn, so daß sie eine konstante Geschwindigkeit beibehalten können, wie dies im letzten Teil des Abschnittes durch die geraden parallelen Linien deutlich wird.

Abschnitt C-D von Fig. 5A

Zu Beginn dieses Abschnitts ist zu erkennen, daß sich die rechten drei Kugeln mit konstanter Geschwindigkeit weiter fortbewegen, während die beiden linken Kugeln ihre konstante Verzögerung fortsetzen, und zwar bedingt durch die linke Steigung der Spur. An Punkt D erreichen die linken Kugeln ihren Scheitelpunkt, wie anhand der Tangente zu den Kurven an diesem Punkt zu erkennen ist. Da die Tangente vertikal verläuft, weisen die Kugeln eine momentane Geschwindigkeit von null auf.

Abschnitt D-E von Fig. 5A

Die linken Kugeln beginnen nach Erreichen ihres Scheitelpunktes, sich nach rechts hin zu beschleunigen, während die rechten Kugeln ihre konstante Geschwindigkeit beibehalten.

Abschnitt E-F von Fig. 5A

An Punkt E berühren die linken beiden Kugeln die rechten drei Kugeln, wobei eine weitere perfekte Übertragung der Bewegungsenergie erfolgt. Dies ist daran zu erkennen, daß die Linien, die die linken drei Kugeln darstellen, die gleiche Steigung nach Punkt E aufweisen, die die rechten drei Kugeln kurz vor Erreichen des Punktes E hatten. Die Linien, die die rechten beiden Kugeln nach Punkt E darstellen, haben ebenfalls die gleiche Steigung wie die beiden linken Kugeln vor Punkt E.
Weiterhin ist zu erkennen, daß nach der ersten Übertragung der Bewegungsenergie die beiden rechten Kugeln ihre Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit fortsetzen (wie durch die geraden Linien dargestellt), bis das Ende dieses Abschnitts erreicht ist. Dort ist der Beginn der Verzögerung zu erkennen, die durch die rechte Kante der Spur bedingt ist. Die linken drei Kugeln werden unmittelbar von der linken Kante der Spur beeinflußt, wie in dem Bild zu erkennen ist, während sie sich nach rechts beschleunigen.
Die normalen Koordinaten für ein ST-2-D-Bild setzen sich aus zwei Zahlen zusammen. Eine Zahl stellt die räumliche Verschiebung auf einer definierten Bahn dar, während die zweite Zahl die Zeit bestimmt. Durch Definition eines orthogonalen Koordinatensystems ist eine 1 : 1-Zuordnung jedes Punktes in dem ST-2-D-Bild zu einem eindeutigen Punkt in dem Originalbild möglich. (Standardmäßig sind auch die ursprünglichen Sensorachsen verwendbar.)
Fig. 5B zeigt, wie dies erreicht werden kann. Man kann einfach zwei Basisvektoren (orthogonale Achsen) in dem Raum des Originalbildes mit freier Ausrichtung in bezug zu der definierten Bahn bestimmen. Aus diesem Bild ist zu erkennen, daß es eine 1 : 1-Zuordnung zu Punkten auf der Bahn und deren Koordinaten in bezug zu den Basisvektoren gibt. Es gibt daher zwei Möglichkeiten, einen Cursor in einem ST- 2-D-Bild darzustellen. Für eine gegebene Cursor-Position auf dem ST-Bild können wir entweder die beiden zuvor erläuterten Zahlen anzeigen, oder wir können drei Zahlen anzeigen, von denen eine die Zeit bezeichnet, während die beiden verbleibenden Zahlen die Lage des Punktes in bezug auf die in dem Originalbildraum definierten Basisvektoren bezeichnet.
Mit der zweiten Form der Anzeige der Cursor-Koordinaten lassen sich lineare Verschiebungen, Geschwindigkeiten usw. in bezug auf einen der im Originalbildraum definierten Basisvektoren leicht berechnen. Jedoch sind in dem ST-Bild konstante Beschleunigungen usw. in bezug auf einen der Basisvektoren nicht notwendigerweise offenkundig. Um die Art der projizierten Verschiebungen in bezug zu einem der Basisvektoren zu visualisieren, wird ein weiteres Bild erzeugt, das als ST-2-DA2- Bild bezeichnet werden wird.
Das ST-2-DA2-Bild wird durch Definition einer Spur in dem ST-2-D-Bild erzeugt, die einer sichtbaren Linie oder Kante eines Bereichs entspricht. An einem ansonsten leeren Bildschirm wird jeder Punkt auf dieser Spur in dem ST-2-D-Bild entnommen und auf derselben Reihe der neuen Anzeige erneut angezeigt. Dessen horizontale Position in dieser Reihe wird durch den Wert der projizierten Komponente dieses Punktes in bezug auf den gewählten Basisvektor bestimmt. (Es sei noch einmal dar auf hingewiesen, daß es eine 1 : 1-Entsprechung zwischen Punkten in dem ST-2-D- Bild und einer bestimmten Koordinatenposition in dem Originalbild gibt.) Für jede zu erzeugende Reihe wird ein weiteres Pixel aus einer weiteren Reihe des ST-2-D-Bildes entnommen, bis die letzte Reihe plaziert ist. Das Ergebnis dieses Verfahrens ist ein visuelles Bild der Verschiebung des Gegenstandes auf der X- und Y-Achse im zeitlichen Verlauf.
Sobald dieses Verfahren abgeschlossen ist, ist die Bewegung des Gegenstandes vollständig bestimmt. Diese Information läßt sich leicht für weitere Analysen herunterladen. Alternativ hierzu kann diese Bahn als eine Kurve im 3-D-Raum neu angezeigt und anhand von 3-D-Anzeigetechniken visualisiert werden.
Vorzugsweise wird die ST-2-D-Visualisierung in genau der Umgebung durchgeführt, in der die Bilder normalerweise betrachtet werden. Dies ermöglicht es dem Betrachter, die erfaßten Bilder einfach derart zu "transformieren", wie er die Bilder betrachten möchte. In einer hybriden Umgebung läßt sich eine erhebliche Synergie erzeugen, insbesondere wenn mehrere Fenster verfügbar sind. Ein Fenster kann die herkömmliche Anzeige darstellen, während die ST-2-D-Version in dem anderen Fenster darstellbar ist.
Mit den beiden Fenstern ist das ST-2-D-Bild für Zwecke verwendbar, die über die erläuterten Zwecke hinausgehen. Aufgrund der Fähigkeit des ST-2-D-Bildes zur Beschreibung einer kompletten Sitzung ist dieses als "Inhaltsverzeichnis" für die Aufzeichnung verwendbar. Unter Einsatz bekannter Softwaretechniken mit einem Fadenkreuz-Cursor im ST-2-D-Bildraum bewirkt ein Klick der Maustaste eine sofortige Anzeige des entsprechenden Bildfeldes in dem ersten Fenster, wobei ein weiterer Fadenkreuz-Cursor an dem Punkt in dem von dem ST-2-D-Cursor bezeichneten Originalbild erscheint. Auf diese Weise ist eine "Gehe zu Bildfeld"-Funktion geschaffen worden.
Für die zuvor erläuterte hypothetische Sitzung sei angenommen, daß die geringfügige, nach links gerichtete Beschleunigung der rechten drei Kugeln in Abschnitt B-C des ST-2-D-Bildes aus Fig. 5A von Interesse ist. Durch Klicken auf die Linie B im ST- 2-D-Bild ist in dem Originalfenster zu erkennen, daß die Kugeln leicht auf der rechten Kante der schalenförmigen Bahn aufgestapelt wurden, was die Beschleunigung verursachte.
Alternativ hierzu ist eine Betrachtung in der anderen Richtung möglich. Durch Positionieren eines Cursors im Originalbildraum kann man auf ein Bildfeld klicken, wodurch die entsprechende Linie in dem ST-2-D-Bild markiert wird. In dem zuvor gezeigten Beispiel lassen sich die Wirkungen der Kollision in Bild E untersuchen. Durch Klicken auf das Bildfeld wird die Linie E in dem ST-2-D-Bild markiert. Durch Betrachten der Linien unterhalb der markierten Linie ist sofort die kinematische Wirkung der in dem anderen Fenster betrachteten Kollision darstellbar.
In einer ähnlichen Betriebsart ist ein Cursor, der auf die bestimmte Bahn in dem Originalbildraum beschränkt ist, bewegbar. Durch Klicken auf einen Punkt auf dieser Bahn wird ein bestimmter Punkt in dem ST-2-D-Bild mit einem Fadenkreuz-Cursor hervorgehoben.
In dem ST-2-D-Fenster verbessern bestimmte grafische Hilfen die kinematischen Messungen erheblich. Die einfachste dieser Messungen ist die Routineanzeige einer Cursorposition in dem ST-2-D-Bild. Zwei Versionen sind hierbei möglich, von denen jede ihre eigenen Vorteile hat. Dies wurde bereits zuvor beschrieben.
Darüber hinaus sollten Messungen mit zwei, drei oder mehreren Punkten ebenfalls unterstützt werden. Dies würde beispielsweise einschließen, daß der Betrachter auf N Punkte in dem ST-2-D-Bild klickt. Nachdem N Punkte eingegeben worden sind, wird ein Polynom N-ter Ordnung eingepaßt. Dies würde dem Betrachter das Messen der konstanten Geschwindigkeit, der Beschleunigung usw. ermöglichen.
Als weitere Einrichtung könnte eine Reihe paralleler Linien vorgesehen werden. Bei Aufrufen verlaufen sämtliche Linien vertikal, wobei ein Textfeld anzeigt, daß Linien in dem ST-2-D-Bild, die hierzu parallel verlaufen, eine Geschwindigkeit von null bezeichnen. Durch Drehen eines Bildlaufknopfes kann der Benutzer diese parallelen Linien kippen und die entsprechende Geschwindigkeit ablesen. Durch Kippen der Linien derart, daß sie zu einer Linie in dem D-Bild tangential verlaufen, kann der Benutzer die momentane Geschwindigkeit, die Beschleunigung usw. eines Gegenstandes ablesen.
Um die Geschwindigkeit eines Gegenstandes in dem Originalbildraum zu messen, kann der Betrachter zuerst den Gegenstand durch Anklicken des Punktes, an dem der Gegenstand die definierte Bahn kreuzt, identifizieren. Der entsprechende Punkt in dem Bild wird automatisch mit einem Fadenkreuz-Cursor markiert. Der Betrachter richtet dann die parallelen Linien tangential zu diesem Punkt aus. Wenn er jedoch bereits die Geschwindigkeitsmessung in dem ST-2-D-Bildraum durchgeführt hat und sehen möchte, wie der Gegenstand in dem Originalbild aussieht, klickt er einfach mit dem Fadenkreuz-Cursor auf einen Punkt, an dem er die Messung in dem ST-2-D- Bildraum vorgenommen hat. Der entsprechende Punkt in dem Originalbildraum wird dann mit einem Fadenkreuz-Cursor markiert.
Die definierte, in der ST-Visualisierung verwendete Bahn verläuft durch den Raum des Originalbildes. Hier ist es hilfreich, über einen voll integrierten Satz von Befehlen zu verfügen, wie der in gängigen 2-D-Grafikpaketen zur Verfügung steht (beispielsweise in AutoCad von Autodesk, Inc.). Alle dieser Befehle sollten derart eingerichtet sein, daß sie eine punktweise, fortlaufende Beschreibung der Bahn ermöglichen. Sie sollten zudem die kontinuierliche Veränderung der Bahn unabhängig von dem gezeigten, zugrundeliegenden Bild ermöglichen. Obwohl in einigen Fällen die gesamte Bahn mit einem Bild definierbar ist, wie im Beispiel von Fig. 5A gezeigt, kann es in anderen Fällen erforderlich sein, sich auf mehrere der Originalbilder zu beziehen, um die Bahn aufzubauen. (Dies ist darauf zurückzuführen, daß die erwartete Bahn der Kugeln dadurch bestimmbar ist, daß man ein beliebiges Bild in der Sitzung betrachtet. Weil die Kugeln auf den Verlauf der Spur beschränkt sind, und weil die Spur in dem Bild vollständig sichtbar ist, ist es möglich, die Bahn anhand eines Bildes in der Originalsitzung aufzubauen. In einigen Fällen, beispiels weise wenn man ein Projektil im freien Flug untersucht, können mehrere Bildfelder erforderlich sein, um eine Bahn aufzubauen.)
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ermöglicht die ST-3-D-Visualisierung die Untersuchung eines oder mehrerer Umrisse von Gegenständen im zeitlichen Verlauf. Im Unterschied zur ST-2-D-Visualisierung gibt es keine Beschränkung in der Anzahl von Gegenständen, die in einem ST-3-D-Bild visualisierbar sind.
Der Aufbau eines ST-3-D-Bildes ist ein 2-D-Bild, das im räumlich-zeitlichen Verhältnis durch 3-D-Grafikverfahren visualisiert ist. Das typische ST-3-D-Bild enthält mehrere geschlossene Flächen, von denen jede einen der Umrisse des untersuchten Gegenstandes darstellt. Ein Schnitt einer derartigen Fläche senkrecht zur Zeitachse stellt die Form des Gegenstandes zu einem bestimmten Zeitpunkt dar. Da die gesamte Fläche sichtbar ist, steht dem Betrachter im wesentlichen die gesamte Historie der Form des Gegenstandes zur Verfügung.
Ein ST-3-D-Bild wird dadurch aufgebaut, daß die aufgezeichneten Bilder derart verarbeitet werden, daß die Umrisse der untersuchten Gegenstände bestimmt worden sind, Die Bildreihe der aufgezeichneten Sitzung ist zu diesem Zeitpunkt auf eine Reihe binärer Bilder reduzierbar. Jeder dieser Umrisse wird bildfeldweise derart zusammengesetzt, daß eine Fläche entsteht, die anhand von 3-D-Grafiktechniken visualisiert wird. Hierzu braucht die Software die Umrisse aufeinanderfolgender Bildfelder nicht mit einem bestimmten Gegenstand zu korrelieren. Die Interpretation eines ST-3-D-Bildes wird nachfolgend beschrieben.
Wie zuvor beschrieben, enthält ein ST-3D-Bild mehrere geschlossene Flächen. Jede dieser Flächen entspricht den tatsächlichen Umrissen eines Gegenstandes in der Originalsitzung. In der folgenden Erläuterung sollte daher berücksichtigt werden, daß bei der Bezugnahme auf Flächen in dem ST-3-D-Bild auch über die Gegenstände gesprochen wird, die diese Flächen in dem Originalbild darstellen.
Wegen der Korrelation, die zwischen Merkmalen in dem ST-3-D-Bild zu den Umrissen tatsächlicher Gegenstände in dem Originalbild bestehen, sind Gegenstandinteraktionen oder morphologische Transformationen eines Objektes sichtbar. Ein bewegungsloser Gegenstand, der seine Form nicht ändert, erscheint einfach so, als ob die Form des Gegenstandes parallel zur Zeitachse extrudiert worden wäre. Ein Gegenstand, der sich dreht, der sich jedoch nicht verschiebt oder seine Form ändert, erscheint ähnlich der zuvor beschriebenen Extrusion, wird jedoch entlang der Extrusion verdreht.
Ein Gegenstand, der sich teilt, beispielsweise bei einer Zellteilung, erscheint in der ST-3-D-Visualisierung als ein "Y", wobei die Arme des "Y" zeitlich nach vorne weisen. Zwei Gegenstände, die miteinander verschmelzen, erscheinen ebenfalls als ein "Y", jedoch weisen die Arme diesmal zeitlich zurück.
Bezugnehmend auf Fig. 6A-6K werden 11 Bildfelder aus einer fiktiven Aufzeichnung gezeigt. Diese Sitzung zeigt eine "Lava-Lampe". Das ST-3-D-Bild derselben Aufzeichnungssitzung wird in Fig. 7 gezeigt. Das ST-3-D-Bild ist nicht vollständig gefüllt. In Wirklichkeit würden in dem ST-3-D-Bild wesentlich mehr Bildfelder gezeigt. Im Grenzbereich entstünden aus der kumulativen Wirkung eine oder mehrere fortlaufende Flächen. In einer tatsächlichen ST-Umgebung ist das ST-3-D-Bild skalierbar, drehbar, vergrößerbar usw., um verdeckte Details der Sitzung unter Verwendung von Grafik-Softwarepaketen zu zeigen, die Fachleuten bekannt sind.
Die vorliegende Erfindung findet industrielle Anwendung in der Bewegungsanalyse von Gegenständen, wie beispielsweise drehbaren Maschinenteilen, Geschoßbahnen usw.

Claims

1. Verfahren zum Transformieren einer Folge aufgezeichneter Bilder eines Ereignisses mit einem oder mehreren sich bewegenden und als Folge von Bildfeldern aufgezeichneten Gegenständen in ein einziges raumzeitliches Bildfeld, wobei die Bewegung der Gegenstände in einem Freiheitsgrad erfolgt, gekennzeichnet durch

- Definieren einer Bahn von Pixeln eines Bildfeldes, die für jedes Bildfeld der Folge identisch ist, wobei die Bahn den einen Freiheitsgrad bildet und die Gegenstände anhand ihrer eindimensionalen Ausdehnung entlang der Bahn bestimmt werden; und

- Aufbauen eines raumzeitlichen Bildfeldes, in dem für jedes Bildfeld der Folge die die Ausdehnung der Gegenstände entlang der Bahn bestimmenden Pixel eine Zeile von Pixeln des raumzeitlichen Bildfeldes bilden, wobei aufeinanderfolgende Bildfelder der Folge aufeinanderfolgende Pixelzeilen erzeugen, aus welchen das raumzeitliche Bildfeld aufgebaut ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Darstellung des raumzeitlichen Bildfeldes auf einem Bildschirm (36).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsschritt das Abbilden des Ereignisses mit einem Festkörpersensor (12) bei Bildfrequenzen bis mehrere hundert Bilder pro Sekunde und das Speichern einer Folge von Bildern des Ereignisses im Festkörperspeicher (32) einschließt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsschritt das Abbilden des Ereignisses mit einem Festkörpersensor (12), der im Blockformat bei Bildfrequenzen bis mehrere hundert Bilder pro Sekunde ausgelesen wird, und das Speichern einer Folge von Bildern des Ereignisses im Festkörperspeicher (32) einschließt.

5. Verfahren zum Transformieren einer Folge aufgezeichneter Bilder eines Ereignisses mit einem oder mehreren sich bewegenden und als Folge von Bildfeldern aufgezeichneten Gegenständen in ein einziges raumzeitliches Bildfeld, gekennzeichnet durch

- Definieren einer oder mehrerer geschlossener Pixelbahnen, die einen Umriß der Gegenstände in jedem Bildfeld der Folge bilden, wobei die Bahnen die Gegenstände nach ihrem zweidimensionalen Querschnitt in der Bildebene bestimmen; und

- Aufbauen eines raumzeitlichen Bildfeldes, in dem für jedes Bildfeld der Folge die die Gegenstände als zweidimensionale Querschnitte abbildenden Pixel eine Ebene von Pixeln des raumzeitlichen Bildfeldes bilden, wobei aufeinanderfolgende Bildfelder der Folge aufeinanderfolgende Pixelebenen erzeugen, die entlang einer zeitlichen Achse versetzt angeordnet sind, um ein dreidimensionales raumzeitliches Bildfeld zu definieren.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Definieren der geschlossenen Pixelbahnen das Reduzieren der Folge der aufgezeichneten Bildfelder auf eine Folge binärer Bildfelder beinhaltet, welche die Umrisse der Gegenstände abbilden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbauschritt das Zusammenfügen der Folge aufeinanderfolgender Bildebenen unter Verwendung dreidimensionaler Grafikverfahren einschließt.