ES2274760T3 - Procedimiento de tratamiento de imagenes en un sistema de observacion optronico para vehiculos militares, especialmente vehiculos de combate, y dispositivo para realizar el procedimiento. - Google Patents
Procedimiento de tratamiento de imagenes en un sistema de observacion optronico para vehiculos militares, especialmente vehiculos de combate, y dispositivo para realizar el procedimiento. Download PDFInfo
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Abstract
Procedimiento de tratamiento de imágenes en un sistema de observación optrónico para vehículos militares, especialmente vehículos de combate, en el que el sistema de observación tiene al menos dos cámaras de vídeo cuyos ejes ópticos tienen una distancia angular prefijada en un plano horizontal, y las cuales están dispuestas de modo que sus campos de visión se solapen a partir de una distancia de objeto prefijada, estando conectadas las cámaras de vídeo a al menos dos monitores a través de un sistema de transmisión de imágenes activable por un aparato de mando, caracterizado por los pasos de procedimiento siguientes: a) por medio de una unidad de tratamiento digital de imágenes integrada en el sistema de transmisión de imágenes y que contiene un ordenador se calcula la anchura de la zona de solapamiento de los campos de visión de cada dos cámara de vídeo en función de la distancia geométrica de dichas cámara de vídeo, de los ángulos de los respectivos campos de visión y de la distancia de objeto para una serie de distancias de objeto prefijadas, se asigna esta anchura a una anchura de pixel en el borde cada imagen de monitor y se la almacena en la unidad de tratamiento de imágenes; b) en funcionamiento, se recupera por parte de la unidad de tratamiento de imágenes, en función de una distancia de objeto elegida en el aparato de mando, la anchura de pixel almacenada correspondiente y se elimina, en los bordes mutuamente adyacentes de las imágenes de monitor de las videocámaras cuyos campos de visión se solapan, un número de pixeles que corresponden cada uno de ellos a la mitad de la zona de solapamiento.
Description
Procedimiento de tratamiento de imágenes en un
sistema de observación optrónico para vehículos militares,
especialmente vehículos de combate, y dispositivo para realizar el
procedimiento.
La invención concierne a un procedimiento de
tratamiento de imágenes en un sistema de observación optrónico para
vehículos militares, especialmente vehículos de combate, así como a
un dispositivo para realizar el procedimiento.
En vehículos militares, especialmente vehículos
de combate, en los que no puede habilitarse el acceso directo de la
tripulación a los aparatos de visión incorporados, tal como ocurre,
por ejemplo, en vehículos de combate con una plataforma de sensores
elevable, o en los que por otros motivos, como, por ejemplo,
requisitos de protección, se tiene que prescindir de la
incorporación de espejos angulares, se utilizan sistemas de
observación optrónicos que presentan un número prefijado de cámaras
de vídeo cuyas imágenes se presentan sobre monitores dispuestos en
el habitáculo de la tripulación.
Si, para obtener un mayor campo de visión, se
disponen las cámaras de vídeo de modo que sus ejes ópticos miren en
direcciones diferentes y tengan una distancia angular prefijada en
un plano horizontal y las imágenes de estas cámaras de vídeo se
presenten al mismo tiempo sobre un número correspondiente de
monitores, esto tiene entonces la consecuencia de que se superponen
zonas de visión debido a la disposición geométrica de las cámaras
de vídeo una respecto de otra, lo que puede conducir a irritaciones
en el observador. Esto se manifiesta, por ejemplo, en la forma de
que se presenta un objeto diana sobre dos monitores contiguos y el
observador no puede apreciar sin mayores medidas si se trata o no
de objetivos diferentes.
Este efecto se puede minimizar ciertamente
mediante una experta disposición de las cámaras de vídeo, pero no
se puede eliminar por completo.
La invención se basa en el problema de crear un
procedimiento de tratamiento de imágenes en un sistema de
observación optrónico para vehículos militares, especialmente
vehículos de combate, en el que el sistema de observación tenga
características del preámbulo de las reivindicaciones 1 y 5 y con el
que se eliminen las zonas de solapamiento de los campos de visión
de las cámaras de vídeo de tal manera que la imagen tomada para la
distancia ajustada sea presentada sin huecos, pero sin
reproducciones múltiples, sobre los monitores conectados a las
cámaras de vídeo. Este tratamiento de imágenes deberá poder
realizarse con una inversión en aparatos lo más limitada que sea
posible.
La solución de este problema se obtiene en el
aspecto del procedimiento con las características de la parte
caracterizadora de la reivindicación 1 y en el aspecto del aparato
con las características de la parte caracterizadora de la
reivindicación 5. En las reivindicaciones subordinadas se describen
perfeccionamientos ventajosos de la
invención.
invención.
Como se explica con más detalle más abajo
haciendo referencia a un ejemplo de realización, la idea básica de
la invención consiste en conseguir una minimización de las zonas de
solapamiento de los campos de visión de las cámaras de vídeo por
medio de un tratamiento digital de imágenes que se pueda realizar
por medio de un PC. En este caso, se filtran en tiempo real las
zonas de solapamiento mediante la utilización de una máscara
digital especial que se explica más abajo. Por tanto, no se realiza
ninguna comparación digital. El procedimiento de la invención se
puede utilizar únicamente cuando sea conocida la distancia
geométrica entre las cámaras de vídeo. A partir de la disposición
geométrica de las cámaras de vídeo una respecto de otra, del ángulo
de apertura de los objetivos de las cámaras y de la distancia al
objeto se pueden calcular las zonas de solapamiento. El cálculo
puede realizarse de antemano en cada sistema de observación y las
zonas de solapamiento obtenidas son asignadas a una anchura de
pixel determinada, la cual se minimiza luego con ayuda del
tratamiento de imágenes. Dado que con la distancia al objeto pueden
variar también las zonas de solapamiento de los campos de visión,
se calculan de antemano las zonas a eliminar para todas las
distancias que puedan ser captadas por el sistema de observación.
En funcionamiento, el usuario puede elegir explícitamente una
distancia y el sistema de tratamiento de imágenes calcula la
anchura de pixel que tiene que ser retirada. Las anchuras de pixel
calculadas se "recortan" luego sobre el monitor a la derecha y
a la izquierda de la imagen. El procedimiento según la invención
inaugura también la posibilidad de agregar las imágenes
digitalmente una a otra después de eliminar las zonas de
solapamiento. Se presenta entonces la imagen "ensamblada"
sobre un monitor. Al mismo tiempo, se puede presentar la imagen
restante junto con la imagen de la siguiente cámara de vídeo sobre
otro monitor. Es decir que se pueden presentar en tiempo real sobre
dos monitores dos imágenes de vídeo que se ensamblan a partir de al
menos tres imágenes de cámara, teniendo cada imagen una
minimización de las zonas de solapamiento. No aparecen entonces
huecos en la presentación y no hay elementos de imagen que se
presenten por duplicado.
En lo que sigue, se explican con más detalle el
procedimiento según la invención y un dispositivo para su
realización haciendo referencia a ejemplos de realización
representados en los dibujos adjuntos.
Muestran en los dibujos:
La figura 1, en una representación fuertemente
esquematizada, las cámaras de vídeo de un sistema de observación
optrónico con los campos de visión y las zonas de solapamiento
dibujados;
La figura 2, en una representación esquemática
simplificada, un sistema de observación optrónico con dos cámaras
de vídeo para explicar el cálculo de las zonas de solapamiento;
La figura 3, un esquema de asignaciones para un
sistema de observación con ocho cámaras de vídeo y dos monitores,
sin el tratamiento digital de imágenes;
La figura 4, el esquema de asignaciones según la
figura 3 con tratamiento digital de imágenes;
La figura 4A, el esquema de asignaciones según
las figuras 3 y 4 con tratamiento digital de imágenes y
desplazamiento de imágenes; y
La figura 5, en un diagrama de bloques, un
sistema de observación optrónico con ocho cámaras de vídeo y tres
monitores.
En la figura 1 se han dispuesto en un sistema de
coordenadas X-Y plano las cámaras de vídeo K1 a K8
de un sistema de observación, que por lo demás no se ha
representado, de tal manera que sus ejes ópticos, por ejemplo los
ejes OA1 y OA2 de las cámaras K1 y K2, estén situados en un plano
horizontal y posean todos la misma distancia angular KA de 45º. Las
cámaras K1 a K8 poseen también todas ellas el mismo campo de visión
de 49º, el cual se designa en la figura 1 con FOV1 y FOV2 para las
cámaras K1 y K2, respectivamente.
Se puede apreciar en la figura 1 que, a
consecuencia de la disposición de las cámaras y de los campos de
visión, se originan en el entorno más inmediato de las cámaras unas
zonas NE que no se pueden examinar. Además, se origina para cada
dos campos de visión mutuamente adyacentes, por ejemplo FOV1 y FOV2,
una zona de solapamiento Ü1 cuando no tiene lugar un tratamiento de
imágenes especial. Se puede apreciar claramente que, cuando varía
la respectiva distancia EO al objeto, varían también las zonas en
las que se produce un solapamiento de las respectivas imágenes de
monitor.
La figura 3 muestra en un esquema de
asignaciones las consecuencias que tienen las zonas de solapamiento
para la presentación en el monitor. En la figura 3 se ha
presupuesto que un monitor M1 está conectado a la cámara K2 y un
monitor M2 está conectado a la cámara K3. Cuando se encuentra ahora
un vehículo en el borde de los campos de visión de las dos cámaras
K2 y K3, se reproducen, por ejemplo, la parte delantera del vehículo
sobre el monitor M1 y la parte trasera de dicho vehículo sobre el
monitor M2. Esto puede conducir también a considerables
interpretaciones erróneas de las imágenes a causa de la separación
espacial de los dos monitores M1 y M2, sobre todo porque sin
tratamiento de imágenes se tiene que, a consecuencia del
solapamiento de los campos de visión, no se complementan de forma
sencilla las dos imágenes sobre los monitores M1 y M2, sino que se
reproducen por duplicado las partes de la imagen que aparecen en los
bordes mutuamente opuestos, es decir que estas partes aparecen
sobre ambos monitores y dificultan así la interpretación.
Mediante el procedimiento de tratamiento de
imágenes que se explica más abajo se deberá conseguir ahora que no
se presenten partes de imagen por duplicado y que, por otro lado, no
se originen huecos de imagen.
A este fin, se calcula primero por medio de una
unidad de tratamiento digital de imágenes explicada con detalle más
abajo la anchura de la zona de solapamiento Ü1 de los campos de
visión de cada dos cámaras de vídeo en función de la distancia
geométrica de las cámaras de vídeo, de los ángulos de los
respectivos campos de visión y de la distancia del objeto para una
serie de distancias de objeto prefijadas. Con ayuda de un caso
simplificado representado en la figura 2 se explica el modo en que
puede realizarse en principio este cálculo.
En el ejemplo de realización según la figura 2
se supone que están dispuestas dos cámaras de vídeo K1' y K2' de
modo que sus ejes ópticos discurran paralelos uno a otro. Se pueden
leer en la figura 2 las magnitudes geométricas siguientes:
- AK
- = distancia entre cámaras
- ES
- = distancia al punto de intersección
- FOV
- = ángulo de apertura del objetivo de la cámara
- ÜB
- = anchura de solapamiento
- EO
- = distancia al objeto
A partir de estas magnitudes se puede calcular,
según relaciones geométricas conocidas y empleando las fórmulas I a
III indicadas más abajo, la anchura de solapamiento ÜB en función de
la distancia al objeto.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
En el caso de disposiciones geométricamente
complicadas de las cámaras, por ejemplo como se representa en al
figura 1, es decir, cuando las cámaras están dispuestas sobre un
círculo o un segmento de círculo, resultan cálculos algo más
complejo o bien tienen que realizarse desplazamientos de imagen
adicionales.
Las anchuras de solapamiento calculadas de la
manera anteriormente indicada para una serie de distancias de
objeto prefijadas son asignadas por la unidad de tratamiento de
imágenes a una respectiva anchura de pixel en el borde de cada
imagen de monitor y archivadas.
Durante el funcionamiento del sistema de
observación optrónico se elige por parte del usuario una distancia
determinada y seguidamente se recupera por parte de la unidad de
tratamiento de imágenes, en función de la distancia de objeto
elegida, la anchura de pixel correspondiente y se elimina, en los
bordes mutuamente adyacentes de las imágenes de monitor de las
cámaras de vídeo cuyos campos de visión se solapan, un número de
pixeles que corresponde a la respectiva anchura de solapamiento ÜB,
es decir, a la mitad de la zona de solapamiento.
Aplicando un procedimiento de tratamiento de
imágenes se obtiene sobre los monitores una imagen como la que se
representa, por ejemplo, en la figura 4. El vehículo captado según
la figura 4 por las cámaras de vídeo K3 y K4 es presentado de nuevo
sobre los monitores M1 y M2, si bien no aparece ninguna reproducción
doble de partes de la imagen, es decir que las imágenes se pueden
adosar directamente una a otra. No obstante, la presentación se
sigue efectuando sobre dos monitores.
De todos modos, es posible materializar el
tratamiento de imágenes de tal manera que, después del ensamble
digital de las imágenes parciales, se desplacen sin escalones hacia
el centro de la imagen de un monitor los objetos que se encuentren
en el borde de la imagen. A este fin, se digitalizan las imágenes
deseadas y se ensamblan las imágenes digitalizadas con ayuda de un
mezclador de vídeo para obtener una imagen. El resultado puede
apreciarse con ayuda de la figura 4A. El vehículo captado por las
dos cámaras de vídeo K3 y K4 según la disposición de la figura 3 es
presentado entonces en el centro de la imagen del monitor M1. Por
tanto, casi tiene lugar un desplazamiento de la presentación del
monitor en la dirección de la flecha V.
Como puede deducirse de las figuras 3, 4 y 4A,
los dos monitores M1 y M2 pueden ser asignados, por conexión
adicional, a respectivos pares diferentes de las cámaras de vídeo K1
a K8.
La figura 5 muestra en un diagrama de bloques
una posible materialización de un dispositivo para realizar el
procedimiento de tratamiento de imágenes anteriormente descrito.
Las cámaras de vídeo K1 a K8 están conectadas a
través de un multiplexor de vídeo VMP a la unidad de tratamiento
digital de imágenes VBE, que contiene dos digitalizadores de vídeo
VD1 y VD2, dos mezcladores de vídeo VM1 y VM2, y una CPU, un bus
CAN y las interfaces correspondientes. En la unidad de tratamiento
de imágenes BVE están conectados los monitores M1, M2 y M3, así
como un aparato de mando BG.
Se consigna que, en caso necesario, se utiliza
el multiplexor de vídeo VMP cuando se haya sobrepasado el número de
fuentes de vídeo que puede ser tratado directamente por la unidad de
tratamiento de imágenes BVE. Como unidad de tratamiento de imágenes
BVE puede utilizarse un PC estándar que esté diseñado para las
aplicaciones militares requeridas y que esté equipado con tarjetas
y software de tratamiento de imágenes correspondientes. La
minimización completa de las zonas de solapamiento y las
funcionalidades determinadas de tratamiento de imágenes se efectúan
en tiempo real. Todas las tarjetas de tratamiento de imágenes se
comunican una con otra a través de un bus interno y, por tanto,
trabajan de forma autárquica con el hardware restante.
Claims (6)
1. Procedimiento de tratamiento de imágenes en
un sistema de observación optrónico para vehículos militares,
especialmente vehículos de combate, en el que el sistema de
observación tiene al menos dos cámaras de vídeo cuyos ejes ópticos
tienen una distancia angular prefijada en un plano horizontal, y las
cuales están dispuestas de modo que sus campos de visión se solapen
a partir de una distancia de objeto prefijada, estando conectadas
las cámaras de vídeo a al menos dos monitores a través de un sistema
de transmisión de imágenes activable por un aparato de mando,
caracterizado por los pasos de procedimiento siguientes:
a) por medio de una unidad de tratamiento
digital de imágenes integrada en el sistema de transmisión de
imágenes y que contiene un ordenador se calcula la anchura de la
zona de solapamiento de los campos de visión de cada dos cámara de
vídeo en función de la distancia geométrica de dichas cámara de
vídeo, de los ángulos de los respectivos campos de visión y de la
distancia de objeto para una serie de distancias de objeto
prefijadas, se asigna esta anchura a una anchura de pixel en el
borde cada imagen de monitor y se la almacena en la unidad de
tratamiento de imágenes;
b) en funcionamiento, se recupera por parte de
la unidad de tratamiento de imágenes, en función de una distancia
de objeto elegida en el aparato de mando, la anchura de pixel
almacenada correspondiente y se elimina, en los bordes mutuamente
adyacentes de las imágenes de monitor de las videocámaras cuyos
campos de visión se solapan, un número de pixeles que corresponden
cada uno de ellos a la mitad de la zona de solapamiento.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque, después de eliminar los pixeles
asignados a las zonas solapamiento, se presentan por parte de la
unidad de tratamiento de imágenes sobre los al menos dos monitores,
en posiciones directamente adyacentes una a otra, las imágenes de
monitor de las cámaras de vídeo cuyos campos de visión se
solapan.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque se desplazan hacia el centro de la
pantalla del monitor por parte de la unidad de tratamiento de
imágenes ciertas zonas - prefijadas en función de un valor de
consigna en el aparato de mando - de las imágenes de monitor de las
cámaras de vídeo cuyos campos de visión se solapan.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque, en el caso de un sistema de observación
con más de dos cámaras de vídeo, se puede elegir un par prefijado
de cámaras de vídeo para el aparato de mando cuyas imágenes son
presentadas por la unidad de tratamiento de datos sobre al menos dos
monitores.
5. Dispositivo para realizar el procedimiento
según una de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende un sistema
de observación optrónico en el que un número prefijado de cámaras de
vídeo (K1 a K8), cuyos ejes ópticos tienen una distancia angular
prefijada en un plano horizontal y las cuales están dispuestas de
modo que se solapan sus campos de visión a partir de una distancia
de objeto prefijada, están conectadas a un número prefijado de
monitores (M1 a M3) a través de un sistema de transmisión de
imágenes activable por un aparato de mando (BG),
caracterizado porque el sistema de transmisión de imágenes
contiene una unidad de tratamiento digital de imágenes (BVE) con al
menos un digitalizador de vídeo (VD1, VD2), al menos un mezclador de
vídeo (VM1, VM2), una CPU, software de tratamiento de imágenes para
realizar los pasos del procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4 e interfaces correspondientes.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque las cámaras de vídeo (K1 a K8) están
conectadas a la unidad de tratamiento de imágenes (BVE) a través de
un multiplexor de vídeo (VMP).
Applications Claiming Priority (2)
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