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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein System, das vor allem für
die Zeitmessung bei Wettläufen
vorgesehen ist, und insbesondere ein solches System, das eine in
der Verlängerung
einer Linie, die von Objekten überquert
wird, fest installierte optische Vorrichtung umfaßt, um ein
Bild dieser Linie auf einen lichtempfindlichen Sensor zu projizieren.
Außerdem betrifft
die Erfindung ein Verfahren zum Steuern der Ausrichtung eines solchen
Systems auf eine Linie, die von Objekten überquert wird, wie etwa eine
Wettlauf-Ziellinie.
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Aus dem Dokument EP-A 207 675 ist
bereits ein System zur Zeitmessung bekannt, das für die Wettkampfteilnehmer
die geradlinigen Überquerungen
einer Wettlauf-Ziellinie oder Referenzlinie im wesentlichen senkrecht
zu ihrer Bahn auflöst.
Dieses System umfaßt
eine Kamera, eine Vorrichtung für
die Speicherung und Verarbeitung von Bildern, einen Steuerkasten
und einen Kontrollschirm. Die Kamera umfaßt eine Optikbaueinheit, welcher
ein lichtempfindlicher Sensor zugeordnet ist, auf dem das Bild der Referenzlinie
entstehen soll. Die Optikbaueinheit umfaßt ein herkömmliches Objektiv, und der
lichtempfindliche Sensor ist aus einer Anordnung gebildet, die sich
aus einer großen
Anzahl von in einer einzigen Spalte nebeneinanderliegenden Bildelementen
zusammensetzt, und wird im allgemeinen (entsprechend der angelsächsischen
Bezeichnung "Charged Coupled Device") CCD-Anordnung genannt.
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Das Patent
EP 0 223 119 beschreibt eine weitere
Ausführungsform,
die für
ein solches System zur Zeitmessung bei Wettläufen möglich ist.
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Damit die Kamera in den obenbeschriebenen
Systemen zufriedenstellend arbeitet, muß sie in der Verlängerung
der Referenzlinie und senkrecht zu dieser fest installiert sein.
Insbesondere muß die CCD-Anordnung
der Kamera perfekt zur Referenzlinie ausgerichtet sein.
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Diese Ausrichtung erfolgt im allgemeinen
in zwei Schritten.
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Einem ersten Schritt zufolge, der
im Werk ausgeführt
wird, erfolgt ein einmaliges Ausrichten der CCD-Anordnung zur Optikeinrichtung
der Kamera auf einer optischen Bank. Während dieser Operation wird
die CCD-Anordnung in bezug auf die Optikbaueinheit verschoben, um
sie mit Hilfe von verschiedenen schraubbaren Einstellmechanismen
mit einer Linie eines Visierkreuzes eines Oku lars, das auf der Optikbaueinheit
der Kamera angebracht ist, in Deckung zu bringen. Wenn diese Einstellung
erfolgt ist, wird die CCD-Anordnung mit Hilfe von mechanischen Mitteln
wie etwa Schrauben in dieser Position fixiert.
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Einem zweiten Schritt zufolge wird
bei jeder Installation der Kamera vor Ort ein Ausrichten der CCD-Anordnung
zur Referenzlinie mit Hilfe des Okulars ausgeführt. Zu diesem Zweck umfaßt die Optikbaueinheit
außerdem
einen Spiegel, der zwischen einer ersten Position, die als Betriebsposition
bezeichnet wird, in welcher die Ebene des Spiegels aus dem Lichtweg,
der die CCD-Anordnung mit dem Objektiv verbindet, entfernt ist,
und einer zweiten Position, die als Einstellposition bezeichnet
wird, in welcher der Spiegel im Lichtweg plaziert ist und das vom
Objektiv aufgenommene Bild, im vorliegenden Fall das Bild der Referenzlinie,
auf das Okular zurückstrahlt, schwenkt.
Um die Ausrichtung der CCD-Anordnung auf die Referenzlinie durchzuführen, ist
es folglich erforderlich, den Spiegel in die Einstellposition zu
bringen, dann die Kamera, die zuvor auf einem herkömmlichen
Justierstativ befestigt worden ist, zu verschieben, während im
Okular das Bild der Referenzlinie beobachtet wird, bis dieses Bild
mit der sogenannten Visierlinie des Okulars in Deckung gelangt. Wenn
diese letzte Einstellung erfolgt ist, wird das Stativ in dieser
Position mit Hilfe von herkömmlichen mechanischen
Mittel fixiert, und die Aufnahme kann beginnen.
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Dieses System weist verschiedene
Nachteile auf, insbesondere deshalb, weil es die Verwirklichung
von Einstellmechanismen erfordert, die zahlreiche schwierig herzustellende
Teile umfassen, wodurch die Fertigung arbeitsintensiv wird und sich
der Selbstkostenpreis der Kamera beträchtlich erhöht. Dazu wird außerdem eine
eingeschränkte
Zuverlässigkeit
des Systems aufgrund der zahlreichen mechanischen Teile, aus denen
es besteht, erwähnt.
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Außerdem sind die Einstellvorgänge, die
die Kamera bei ihrer Montage im Werk benötigt, langwierig und schwierig.
Hinzu kommt, daß bei
Stößen oder Schwingungen
die mechanischen Teile, aus denen die Vorrichtung zum Einstellen
der Optik in Bezug auf die CCD besteht, verbogen werden können und
das Fadenkreuz des Okulars in Bezug auf die CCD-Anordnung falsch
ausgerichtet wird.
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Die Erfindung hat folglich zum Hauptziel,
die obenerwähnten
Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen, indem sie ein System
schafft, das eine Kamera mit einer einfachen und preiswerten Vorrichtung
umfaßt,
die die präzise
Einstellung der Ausrichtung eines lichtempfindlichen Sensors vom
Typ CCD-Anordnung auf eine Wettlauf-Ziellinie ermöglicht.
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Dazu hat die Erfindung ein System
zum Gegenstand, das in der Verlängerung
einer Linie, die von wenigstens einem Objekt überquert wird, etwa einer Wettlauf-Ziellinie,
installiert sein kann, wobei das System umfaßt:
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- – eine
optische Vorrichtung, die ein Bild dieser Linie auf einen lichtempfindlichen
Sensor projiziert, der elektrische Signale liefern kann, die das
von der optischen Vorrichtung projizierte Bild repräsentieren,
wobei die elektrischen Signale somit ein Bildsignal definieren,
- – Mittel
für die
Verarbeitung des Bildsignals,
- – Anzeigemittel,
die dazu vorgesehen sind, auf einem Schirm ein das Bildsignal repräsentierendes
Bild, ein sogenanntes Videobild anzuzeigen, und mit den Verarbeitungsmitteln
verbunden sind. Dieses System ist dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor
aus einer Matrix aus Bildelementen gebildet ist,
- – daß Mittel
vorgesehen sind, die ein Signal erzeugen, das ein Fadenkreuz bildet,
das auf dem Schirm angezeigt wird und dem Videobild überlagert
ist, und
- – daß das System
außerdem
Extraktionsmittel umfaßt,
die am Eingang das Bildsignal empfangen und dazu vorgesehen sind,
aus dem Bildsignal elektrische Signale zu extrahieren, die von einer
Spalte aus Bildelementen der Matrix stammen, die der Position des
Fadenkreuzes auf dem Schirm entspricht, um am Ausgang ein Signal
auszugeben, das als Spaltensignal bezeichnet wird.
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Mit diesen Merkmalen werden die komplizierte
Funktionsweise und der komplizierte mechanische Aufbau der Optikbaueinheit
der Systeme des Standes der Technik durch einen einzigen Sensor
ersetzt, wodurch es möglich
ist, die Präzision
der Ausrichtung des Systems und ihre Zuverlässigkeit zu erhöhen, während gleichzeitig
die Herstellungskosten des Systems verringert werden.
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Gemäß einem vorteilhaften Merkmal
der Erfindung sind dem Fadenkreuz Steuermittel über eine Komparatorschaltung
zugeordnet, die am Eingang ein Bildsignal und ein von den Steuermitteln
stammendes Referenzsignal empfängt
und am Ausgang ein Steuersignal liefert, und das Fadenkreuz kann
in Reaktion auf das Steuersignal auf dem Bild verschoben werden.
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So kann beispielsweise mittels eines
elektronischen Cursors die CCD-Spalte
ausgewählt
werden, die der Referenzlinie entspricht, die auf einem Kontrollschirm
zu sehen sein soll.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung umfaßt
das System außerdem
Mittel, die das Bildsignal entweder zu den Verarbeitungsmitteln oder
zu den Extraktionsmitteln umschalten, wodurch das System in eine
räumliche
bzw. in eine zeitliche Betriebsart umgeschaltet wird.
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Diese Umschaltmittel weisen insbesondere den
Vorteil auf, daß sie
zu jedem Zeitpunkt auf einfache Weise ein Verifizieren der Positionierung
des Systems ermöglichen,
indem das System einfach aus der zeitlichen Betriebsart in die räumliche
Betriebsart umgeschaltet wird. Mit anderen Worten: Aus der Betriebsart,
in welcher das System nur eine einzige Spalte von Bildelementen
verwendet, um zu jedem gegebenen Zeitpunkt für das Bild der Überquerungslinie
repräsentative
Daten zu erlangen und diese Daten beispielsweise entsprechend der
Beschreibung des Patents
EP 0
402 749 , das hier durch Literaturhinweis einbezogen wird,
zu verarbeiten, kann in die Betriebsart übergegangen werden, in welcher
der Sensor in herkömmlicher
Weise als Videobildsensor mit einer Abtastfrequenz, die nur von
der verwendeten Norm abhängt,
beispielsweise PAL, NTSC oder dergleichen, gebraucht wird.
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Die Erfindung hat außerdem ein
Verfahren zum Einstellen der Ausrichtung eines Systems auf eine
von Objekten überquerte
Linie zum Gegenstand, wobei das System eine optische Vorrichtung mit
einer optischen Achse umfaßt,
wobei die Vorrichtung ein Bild dieser Linie auf einen lichtempfindlichen Sensor
projizieren kann, der aus einer Matrix aus Bildelementen gebildet
ist, wobei die Bildelementmatrix elektrische Signale liefern kann,
die das projizierte Bild repräsentieren
und somit ein Bildsignal definieren, wobei das System außerdem Mittel
für die
Verarbeitung des Bildsignals sowie Anzeigemittel, die mit den Verarbeitungsmitteln
verbunden und dazu vorgesehen sind, auf einem Schirm ein Bild, ein
sogenanntes Videobild, das das Bildsignal repräsentiert, umfaßt,
dadurch
gekennzeichnet, daß es
die Schritte umfaßt, die
darin bestehen:
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- (a) das System in der Verlängerung der Überquerungslinie
anzuordnen, so daß die
Achse seiner optischen Vorrichtung im wesentlichen auf die Linie
ausgerichtet ist,
- (b) mit einer ersten bestimmten Frequenz das elektrische Signal
zu lesen, das von den Bildelementen geliefert wird, die sich in
mehreren Spalten der den Sensor bildenden Matrix befinden, um auf
dem Schirm das Videobild zu erzeugen, das insbesondere das Bild
der Überquerungslinie
enthält,
- (c) ein Signal zu erzeugen, das ein Fadenkreuz darstellt, das
auf dem Schirm angezeigt wird und einem Teil des Videobildes überlagert
ist;
- (d) das Fadenkreuz dem Bild der Überquerungslinie in dem Videobild
zu überlagern;
und
- (e) die Spalte aus Bildelementen des Sensors auszuwählen, die
dem Fadenkreuz entspricht.
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Es ist festzustellen, daß gemäß dem Verfahren
der Erfindung die Ausrichtung des Systems erfolgen kann, indem beispielsweise
mit Hilfe einer elektronischen Steuerung auf einem Videobild ein
Fadenkreuz bewegt werden kann, um es mit dem Bild der Überquerungslinie,
die auf dem Bild erscheint, in Deckung zu bringen. Folglich sind
die Arbeitsgänge
zum Einstellen der Ausrichtung vor allem in der Hinsicht vereinfacht,
daß die
Anwendung des anspruchsvollen mechanischoptischen Mechanismus vollständig entfällt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung kann das obenbeschriebene Verfahren um folgende Schritte
ergänzt
werden:
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- (f) Lesen des von der ausgewählten Spalte aus Bildelementen
gelieferten elektrischen Signals, das Spaltensignal genannt wird
und zu jedem gegebenen Zeitpunkt dem Intensitätsprofil des Bildes der Linie entspricht,
mit einer bestimmten zweiten Frequenz; und
- (g) Liefern des Spaltensignals an Auswertungsmittel.
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Somit kann das Ausrichtungsverfahren
der Erfindung, wenn die Schritte zum Ausrichten ausgeführt worden
sind, auf einfache Weise ergänzt
werden, um weitere Nutzungsmöglichkeiten
des Verfahrens, wie etwa die Zeitmessung, zu bieten.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung erscheinen deutlicher bei Lesen der folgenden Beschreibung
einer Ausführungsform
der Erfindung, die lediglich zur Veranschaulichung und nicht einschränkend gegeben
ist, wobei diese Beschreibung auf die beigefügten Figuren Bezug nimmt, wobei
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1 einen
Blockschaltplan zeigt, der das Prinzip des Systems gemäß der Erfindung
veranschaulicht, und
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2 eine
schematische Darstellung eines lichtempfindlichen Sensors in Form
einer Matrix zeigt, der in dem System von 1 verwendet wird.
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Die Beschreibung des Systems gemäß der Erfindung
wird im Rahmen einer Anwendung zur Zeitmessung von Wettläufen und
genauer zur Einstellung der Ausrichtung eines lichtempfindlichen Sensors
vom CCD-Typ auf eine Linie, die von Läufern überquert wird, um eine Zeitmessung
mit Aufnahme der Läufer,
die die Linie geradlinig überqueren,
vorzunehmen, gegeben.
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Es ist jedoch selbstverständlich,
daß die
Erfindung keinesfalls auf diese Anwendung beschränkt ist und daß sie vorteilhaft
im Rahmen jeder anderen Anwendung benutzt werden kann, in der es
erforderlich ist, eine Einstellung der Ausrichtung eines lichtempfindlichen
Sensors vom CCD-Typ auf eine Linie, die von Objekten überquert
wird, beispielsweise in Abtasteinrichtungen oder dergleichen, vorzunehmen.
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Der Blockschaltplan von 1 zeigt das Prinzip des
Systems gemäß der Erfindung,
das als Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Die
Läufer 2,
die sich jeweils mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf einer
Bahn 4 bewegen, überqueren
eine Überquerungslinie 6,
die hier die Ziellinie des Wettlaufs sein kann. In der Verlängerung
dieser Überquerungslinie 6 ist
eine Kamera 8 installiert, die Bestandteil des Systems 1 ist.
Die Kamera 8 umfaßt auf
herkömmliche
Weise eine optische Vorrichtung 10, die aus einem Photo-
oder Videoobjektiv gebildet ist, das gegebenenfalls mit einem manuell
betätigten oder
ferngesteuerten Zoom ausgerüstet
sein kann. Die optische Vorrichtung 10 projiziert ein Bild
der Überquerungslinie 6 auf
einen lichtempfindlichen Sensor 12, der sich hinter dem
Objektiv in einer Ebene senkrecht zu jener der Figur befindet. Gemäß einem
besonderen Merkmal der Erfindung ist der lichtempfindliche Sensor
ein Sensor vom CCD-Typ, der wie in 2 veranschaulicht
die Form einer Matrix aus Bildelementen 14 hat, die in
Zeilen L1-Ln und in Spalten C1-Cn nebeneinander liegen. Der Sensor 12 ist
in der Lage, elektrische Signale 16 zu liefern, die das
von der optischen Vorrichtung 10 projizierte Bild, das
von diesem Sensor empfangen worden ist, repräsentieren. Diese Signale 16 werden
in der weiteren Beschreibung als Bildsignale bezeichnet. Der Sensor 12 umfaßt beispielsweise
750 Zeilen und 480 Spalten. Diese Sensoren sind mühelos im
Handel erhältlich,
beispielsweise bei Thomson.
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Außerdem wird angemerkt, daß dieser
Sensor je nach angestrebter Anwendung ein Farbsensor oder ein Schwarzweißsensor
sein kann.
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Das von dem Sensor 12 kommende
Bildsignal 16 wird als Eingangssignal über Umschaltmittel 20 an
Verarbeitungsmittel 18 geliefert, wenn die Umschaltmittel
in einer ersten Position sind, die in der Figur durch eine durchgezogene
Linie dargestellt ist, wobei diese Position einer ersten Betriebsart
des Systems entspricht, die als räumliche Betriebsart bezeichnet
wird. Diese Verarbeitungsmittel 18 geben am Ausgang ein
verarbeitetes Bildsignal 21 an Anzeigemittel 22 ab.
Diese letzteren sind vorgesehen, um ein das Bildsignal darstellendes
Bild anzuzeigen, wobei sie aus einem Schirm oder Monitor mit einer üblichen
Videonorm wie etwa der PAL-, NTSC- oder Multimedia-Norm gebildet
sind. Unter Multimedia-Norm wird
eine Digitalausgabe verstanden, die für eine Datenverarbeitungsvorrichtung
bestimmt ist.
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Die Verarbeitungsmittel 19 umfassen
eine Codiereinrichtung 24, die die Codierung des Bildsignals
ausführt,
um es für
die Anzeige auf dem Monitor vorzubereiten, sowie Mittel 26,
um ein Fadenkreuz 28 zu erzeugen, das in einer Überlagerung
mit dem Videobild oder eingebettet in ein digitales Bild ebenfalls auf
dem Monitor angezeigt wird. Diese Mittel 26 sind so beschaffen,
daß sie
auf dem von dem Monitor angezeigten Bild einen senkrechten Streifen
geringer Breite, typisch ein Bildelement breit, der das Bild von oben
nach unten durchläuft,
erzeugen, der das Fadenkreuz 28 bildet. Typisch kann das
Fadenkreuz gebildet werden, indem der Teil des Bildsignals, der
von einer bestimmten Bildelementspalte des Sensors stammt, in einen
bestimmten Zustand, beispielsweise in eine Farbe, versetzt wird.
Die Erzeugungsmittel 26 sind über eine Komparatorschaltung 30 mit
Steuermitteln 32 verbunden, die insbesondere die horizontale
Verschiebung des Fadenkreuzes 28 über dem Bild ermöglichen.
Praktisch kann die Steuerung über
eine Anwenderschnittstelle verwirklicht werden, die die Form einer
Tastatur 34 hat, über
welche manuell Parameter zur Auswahl einer Spalte des Sensors 12 eingegeben
werden können,
die die Erzeugung des Fadenkreuzes an einem bestimmten Ort auf dem
Monitor 22 ermöglichen
wird. Die Tastatur 34 ist über einen Steuerbus 36 mit
den Steuermitteln 32 verbunden. Die Steuermittel 32 sind
außerdem
mit Umschaltmitteln 20 verbunden, um über ein Umschaltsignal 31 den
Betriebszustand des Systems zu steuern, wie nachfolgend genauer
beschrieben wird.
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Die Komparatorschaltung 30 empfängt am Eingang
das vom Sensor kommende Bildsignal 16 sowie ein von den
Steuermitteln 32 kommendes Referenzsignal 37 und
liefert als Ausgangssignal ein Steuersignal 38, das einerseits
an die Mittel 26 zum Erzeugen des Fadenkreuzes und andererseits
an Extraktionsmittel 40, die nachfolgend genauer beschrieben
werden, angelegt wird.
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Genauer gesagt ist das Referenzsignal 37 ein
Signal, das die Position der Bildelementspalte repräsentiert,
die der angestrebten Position des Fadenkreuzes auf dem Monitor 22 entspricht.
Dieses Signal 37 wird an Speichermittel 42 geliefert,
die der Komparatorschaltung 30 angehören und einen Zahlenwert speichern,
der eine i-te Spalte von Bildelementen der den Sensor 12 bildenden
Matrix 14 repräsentiert,
wobei dieser Wert den vom Anwender mit Hilfe der Tastatur 34 eingegebenen
Parametern der Bildelementspalte entspricht. Die Speichermittel 42 sind herkömmlich und
können
typisch aus einem Register oder einem Direktzugriffsspeicher (RAM)
oder einem Festwertspeicher (ROM) gebildet sein. Der Speicher oder
das Register 42 enthält
beim Einschalten des Systems einen Standardwert (Default-Wert),
der beispielsweise jener sein kann, der der mittigen Bildelementspalte
der Bildelement-Matrix, d. h. in dem besonderen Fall einer Matrix
mit 480 Spalten der 240sten Spalte, entspricht. Der Speicher 42 liefert
als Ausgabe ein Signal 43 an einen ersten Eingang 44 eines
Komparators 46.
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Die Komparatorschaltung 30 umfaßt außerdem Mittel 48 zum
Zählen
der Spalten, die als Eingabe das Bildsignal 16 empfangen
und als Ausgabe ein Zählsignal 50 an
einen zweiten Eingang 52 des Komparators 46 abgeben,
der seinerseits das Steuersignal 38 liefert.
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Die Mittel 48 zum Zählen der
Spalten sind vorteilhaft aus einem Zähler gebildet, der sich bei
jedem Beginn des vollständigen
Bildes oder "Rahmens", d. h. entsprechend der benutzten Videonorm (PAL
bzw. NTSC) 50 oder 60mal pro Sekunde, reinitialisiert.
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Der Komparator 46 ist typisch
ein Komparator, der das Steuersignal dann abgibt, wenn das Zählsignal 50 gleich
dem Referenzsignal 37 ist.
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Die Extraktionsmittel 40 empfangen
außerdem
als Eingabe das Bildsignal 16 über die Umschaltmittel 20,
wenn diese letzteren in einer zweiten Position sind, die in der
Figur punktiert dargestellt ist, wobei diese Position einer zweiten
Betriebsart des Systems entspricht, die als zeitliche Betriebsart
bezeichnet wird. Diese Mittel 40 sind dazu vorgesehen, aus
dem Bildsignal 16 in Verbindung mit dem Steuersignal 38,
das von der Komparatorschaltung 30 kommt, die elektrischen
Signale zu extrahieren, die aus einer Bildelementspalte der Matrix 14 stammen, die
der Position des Fadenkreuzes auf dem Schirm entspricht, um als
Ausgabe ein Spaltensignal 54 zu liefern. Das Spaltensignal
wird dann Auswertungsmitteln 56 zugeführt, die beispielsweise mittels
der Schaltung zur Erfassung und Verarbeitung von Bildern, die aus
einer Bildelementspalte stammen, die in dem Patent EP-A-O 402 749
beschrieben ist, gebildet sein können.
Die Extraktionsmittel 40 könnten dann vorteilhaft aus
einer herkömmlichen
Filterschaltung gebildet sein, die auf der Grundlage des Steuersignals 38 nur
den Teil des Bildsignals 16 passieren läßt, der die Bildelementspalte
betrifft, die dem Fadenkreuz entspricht.
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Das System gemäß der Erfindung umfaßt außerdem Takterzeugungsmittel 58,
um mit einer bestimmten Frequenz das Spaltensignal 54 oder
anders aus gedrückt
die elektrischen Signale, die von der Bildelementspalte stammen,
die durch das Steuersignal 38 bestimmt ist, zu lesen, wobei
die Bildelementspalte ein Bild ergibt, das für das Bild der zu einem bestimmten
Zeitpunkt auf diese Spalte projizierten Linie repräsentativ
ist, wobei das Bild der Linie perfekt mit dem weiter oben definierten
Fadenkreuz in Deckung ist. Zu diesem Zweck liefern die Takterzeugungsmittel 58 ein
Extraktionstaktsignal 60 in Form eines Binärsignals,
dessen Frequenz mit Hilfe der Steuermittel 32 programmierbar
ist.
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Die Lesefrequenz der Spalte wird
vom Bediener in Abhängigkeit
von der Vorbeibewegungsgeschwindigkeit der Objekte, deren Bild er
festhalten soll, im vorliegenden Fall in Abhängigkeit von der Laufgeschwindigkeit
gewählt.
Zu diesem Zweck verfügt
der Bediener über
eine Tastatur, über
welche er manuell den Wert dieser Frequenz eingeben kann, wobei
die Steuermittel 31 als Schnittstelle zwischen der Tastatur
und den Takterzeugungsmitteln 58 dienen und diesen letzteren
ein Taktsteuersignal 62 liefern. Typisch umfassen die Takterzeugungsmittel 58 eine
Zeitbasisschaltung, die einem Mikrosteuerbaustein zugeordnet ist,
wobei diese Schaltungen im Handel erhältlich sind, beispielsweise
unter der Bezeichnung Intel 80186, die diese beiden Bauelemente
in einem einzigen integrierten Bauelement vereint.
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Außerdem liefern die Takterzeugungsmittel 58 in
Abhängigkeit
von der Betriebsart des Systems über
das Taktsteuersignal 62 Sensortaktsignale 64 an
den Sensor 12, um die unterschiedlichen Geschwindigkeiten
zum Lesen oder zum Erfassen von Bildern zu managen. Dazu wird angemerkt,
daß die Erfassungsgeschwindigkeit
in der räumlichen
Betriebsart niedrig und unveränderlich
ist, während
sie in der zeitlichen Betriebsart hoch und veränderlich ist.
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Beispielsweise ist die Anzeigegeschwindigkeit
dann, wenn das System in die räumliche
Betriebsart umgeschaltet ist, jene eines Standard-, Video-PAL-,
Video-NTSC-, oder eines Multimedia-Signals, während die Erfassungsgeschwindigkeit
dann, wenn das Signal in die zeitliche Betriebsart umgeschaltet
ist, im Bereich von 100 bis 5 000 Hz enthalten sein kann, d. h.,
daß der
Inhalt der ausgewählten Spalte
100 bis 5000 mal pro Sekunde aufgefrischt wird.
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Außerdem managen die Takterzeugungsmittel 58 vorteilhaft
die Belichtungszeit für
das aufgezeichnete Bild.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante
kann das System der Erfindung außerdem programmierbare Verstärkungsmittel
(nicht gezeigt) umfassen, die zwischen dem Sensor 12 und
den Umschaltmitteln 20 anzuordnen wären, um den Kontrast und die
Helligkeit des auf dem Monitor angezeigten Bildes – im Fall
eines Farbsensors für
jede Farbe – zu modifizieren.
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Gemäß einem vorteilhaften Merkmal
der Erfindung ist, um die Auflösung
bei der Extraktion des Bildes zu erhöhen, die den Sensor 12 bildende
Matrix aus Bildelementen so angeordnet, daß sie in den Spalten eine größere Anzahl
von Bildelementen als in den Zeilen hat. Außerdem wird bevorzugt, die
Matrix in Richtung der Spalten statt in Richtung der Zeilen auszulesen.
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Nachfolgend wird nun das Verfahren
zum Einstellen beschrieben, das dem System der Erfindung zugeordnet
ist.
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Bei zahlreichen Anwendungen des soeben beschriebenen
Systems muß die
optische Achse der Kamera 8 perfekt auf die Linie ausgerichtet
sein, die von den Objekten zu überqueren
ist, die gefilmt werden sollen, um beispielsweise die Geschwindigkeiten oder
die Zeitpunkte des Überquerens
durch die Objekte oder im Rahmen eines Wettlaufs durch die Wettkampfteilnehmer
mit größter Präzision zu
bestimmen.
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Auch ist der Sensor 12 in
Form einer Matrix in bezug auf das Gehäuse der Kamera 8 insbesondere
derart auszurichten, daß die
senkrechte Richtung der Bildelementspalten des Sensors 12 mit
jener der Wände
des Gehäuses
der Kamera übereinstimmt. Dazu
wird angemerkt, daß die
optische Achse durch die Richtung senkrecht zur Ebene des Sensors
definiert ist.
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Die Kamera 8, die mit einem
Stativ oder einem Träger
(nicht gezeigt) ausgerüstet
ist, das bzw. der in allen Freiheitsgraden einstellbar ist, wird
zunächst
in der Verlängerung
der Überquerungslinie 6 so
plaziert, daß die
optische Achse der Kamera im wesentlichen auf diese Linie ausgerichtet
ist. Während
dieses ersten Schritts wird die senkrechte Richtung der Bildelementspalten
des Sensors 12 eingestellt, indem das Gehäuse der
Kamera 8 beispielsweise mit Hilfe einer Libelle eingestellt
wird, dadurch daß auf
die Knöpfe
und/oder Kurbeln zum Einstellen, die an dem Stativ vorgesehen sind,
eingewirkt wird.
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Wenn dieser Einstellvorgang ausgeführt ist, wird
die Kamera in die räumliche
Betriebsart geschaltet, indem über
die Tastatur 34 und die Steuermittel 32 auf die
Umschaltmittel 20 eingewirkt wird. In dieser Betriebsart
liest die Kamera 8 mit einer ersten bestimmten Frequenz
das Bildsignal 16, das vom Sensor 12 kommt, um
auf dem Monitor oder Schirm 22 ein Bild, beispielsweise
ein Videobild, zu erzeugen. Die Lesefrequenz wird in Reaktion auf
das Umschalten des Systems in die räumliche Betriebsart mittels der
Steuermittel 32 von den Takterzeugungsmit teln 58 erzeugt.
Die erste Frequenz variiert je nach verwendeter Video-Norm und kann
beispielsweise 50 Hz bzw. 60 Hz sein, je nachdem, ob die PAL- oder
die NTSC-Videonorm verwendet wird. Selbstverständlich könnte auch die Multimedia-Norm verwendet werden.
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Zu diesem Zeitpunkt erscheinen das
Videobild der Überquerungslinie 6 und
der Umgebung dieser Linie auf dem Monitor 22. Es ist anzumerken,
daß das
Scharfstellen und Ausrichten des Videobildes während dieser Operation erfolgen
können.
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Es wird dann ein Signal erzeugt,
das die Bildung des Fadenkreuzes 28 ermöglicht, das in das vom Monitor
angezeigte Videobild eingebettet oder diesem überlagert wird. Um dieses Fadenkreuz 28 zu bilden,
werden in jedem Rahmen des Bildsignals 16 die Bildelementspalten
der Matrix 14 mit Hilfe des Zählers 48 gezählt. Das
Zählsignal 50,
das eine i-te Bildelementspalte in dem betrachteten Rahmen repräsentiert,
wird mit dem Referenzsignal 37 verglichen, das die angestrebte
Position des Fadenkreuzes auf dem Schirm 22 repräsentiert.
Wenn in dem Komparator 46 eine Gleichheit festgestellt
wird, dann wird das Steuersignal 38 aktiv. Dieses Signal 38 wird dann
für den
gesamten Zeitraum der Abtastung dieser Bildelementspalte, der sogenannten
Referenzspalte CR, an die Fadenkreuzerzeugungsmittel 26 geliefert.
Wenn dieses Signal am Eingang der Erzeugungsmittel 26 aktiv
ist, wird dem von der Spalte CR stammenden Bildsignal ein bestimmter
Zustand, beispielsweise eine bestimmte Farbe, aufgeprägt. Das Fadenkreuz 28 wird
folglich an einer Position auf dem Schirm angezeigt, die durch den
Wert bestimmt ist, der als Standardwert (Default-Wert) beim Einschalten
im Referenzspeicher 42 enthalten ist. Gemäß einer
Ausführungsform
ist der Referenzwert jener, der der 240sten Bildelementspalte der
Matrix 14 entspricht, so daß das Fadenkreuz 28 im
Zentrum des Schirms erzeugt wird.
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Danach wird die Horizontalbewegung
des Fadenkreuzes 28 über
den Schirm gesteuert, um das Fadenkreuz mit dem Videobild der Überquerungslinie 6 exakt
in Deckung zu bringen. Dazu wird der Inhalt des Speichers 42 mit
Hilfe der Tastatur 34 und der Steuermittel 32 modifiziert.
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Wenn diese Operation ausgeführt ist,
dann ist die Spalte CR ausgewählt
und entspricht dem Fadenkreuz 28.
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Insbesondere ist die Bildelementspalte
CR jene Bildelementspalte, die verwendet wird, wenn das System der
Erfindung in die zeitliche Betriebsart umgeschaltet sein wird. Wenn
das System in die zeitliche Betriebsart umgeschaltet ist, wird das
Bildsignal 16 als Eingabe an die Extraktionsmittel 40 geliefert, die
außerdem
das Steuersignal 38 empfangen. In dieser Betriebsart liest
die Kamera 8 mit einer bestimmten zweiten Frequenz das
Bildsignal 16. Diese Lesefrequenz wird von den Takterzeugungsmitteln 58 in
Reaktion auf das Umschalten des Systems in die zeitliche Betriebsart
erzeugt. Diese Frequenz wird vom Anwender in Abhängigkeit von der Vorbeibewegungsgeschwindigkeit
der Objekte an der Überquerungslinie 6 gewählt und über die
Tastatur 34 und die Steuermittel 32 eingegeben.
Typisch variiert diese zweite Lesefrequenz zwischen 100 und 5 000
Hz. Die Extraktionsmittel 40 lassen das Bildsignal 16 nur dann
passieren, wenn das Steuersignal 38 aktiv ist, um somit
als Ausgabe das Spaltensignal 54 zu liefern, das für das Intensitätsprofil
des Bildes der Überquerungslinie 6 zu
einem bestimmten Zeitpunkt repräsentativ
ist. Folglich stammt das Spaltensignal 54 von der ßildelementspalte
CR und entspricht genau der Position des Fadenkreuzes 28 der
räumlichen Betriebsart.