SE410260B - Sett och anordning for att eliminera storningar fran fasta felkellor i videosignalen fran en ir-kamera av typ pyroelektrisk vidikon - Google Patents

Description

gvaoéazo-u 2 En sådan kamera användes t ex så att varje mål ses som en punkt på detektorn och i videosignalen. Då videosignalen samplas är det lämpligt att anpassa samplings- frekvensen så att varje mål omfattar ett enda sampel av videosignalen. En videosig- nalbild, dvs den del av videosignalen som motsvarar en komplett avsökning av värme- bilden, kommer därför att bestå av ett fåtal ”spikar” i en signal som för övrigt är noll (eller har ett referensvärde) eller vid digitalt system ett antal sampel som är skilda från noll medan övriga sampel är noll. Varje sådan "spik" eller sam- pel -som är skilt från noll representerar ett mål.

Men förutom signalkomponenter i videosignalen som representerar de riktiga målen finns det även felsígnaler eller störsignaler, t ex förorsakade av inre fel i kameran, såsom inhomogeniteter i detektorplattan. Dessa störningar förutsättes i föreliggande fall fasta, dvs konstanta från bildavsökning till bildavsöknlng. Ändamålet med uppfinningen är att eliminera sådanå fasta störningar i video- signalen från en pyroelektrisk vidikon.

Enligt uppfinningen åstadkommes detta därigenom att det momentana värdet av videosignalen i varje punkt av bilden sätts samman med ett antal värden av video- signalen avseende samma bildpunkt under föregående avsökningsintervall för bild- ande av ett integrerat värde eller medelvärde av videosignalen i varje punkt, och att detta integrerade värde i varje punkt subtraheras från det senaste värdet av video- s signalen 1 respektive punkt.

Uppfinningen utnyttjar det faktum att felsignalen är fast medan den korrekta målsignalen varierar från bild till bild. Felsignalen kommer därför att ge ett stort bidrag till nämnda integrerade värde eller medelvärde, medan den riktiga målsignalen efter ett stort antal summeringar ger ett bidrag som är försumbart.

Nämnda medelvärde blir därför ett mått på felet och kan subtraheras bort från videosignalen.

En anordning för utförande av sättet kännetecknas enligt uppfinningen av att den innefattar ett bildminne av typ skiftregister eller fördröjningsledning med en kapa- citet att lagra en videosignal som motsvarar en komplett avsökning av detektorplattan och med en fördröjning som är lika med tiden för en komplett avsökning?detektor- plattan, första summeringsorgan som matas dels med det momentana värdet av video- signalen vid varje tidpunkt och dels med utsignalvärdet från bildminnet vid samma tidpunkt multiplicerat med en faktor, som är mindre än ett men nära lika med ett, varvid utsignalen från nämnda första summeringsorgan motsvarande summan av nämnda två signalkomponenter matas såsom insignal till bildminnet, samt andra summerings- organ som matas dels med det momentana värdet av videosignalen vid varje tidpunkt och dels med utsignalen från bildminnet vid samma tidpunkt multiplicerat med ett reduktionstal som är väsentligt mindre än ett för alstring av skillnaden mellan nämnda två signalvärden, vilken skillnadssignal utgör det korrigerade värdet på videosignalen.

Korrektionen kommer härvid att verkställas punkt för punkt i realtid och det krävs bara ett enda bildminne. 78048204» Om nämnda multiplikationsfaktor är K är nämnda reduktionstalwlämpligenšlika med" (l-K), vilket ger en teoretiskt exakt felkorrigering.

Vid digitala system kan multiplikationsfaktorn vara något av talen 15/16, 31/32 eller 7/8.

Uppfinningen förklaras närmare med hjälp av exempel under hänvisning till bifo- gade ritningar, där figur l visar en schematisk bild för att åskådliggöra principen för framställning av ett estimat av ett fast fel i enlighet med uppfinningens prin- ciper, figur 2 visar ett blockschema för en felkorrigeringsanordning enligt uppfin- ningen och figur 3 visar ett blockschema för en komplett signalbehandlingsenhet med en felkorrektionsanordning enligt uppfinningen.

Figur l visar schematiskt två på varandra följande videobilder B1 och 82 av vilka B är den senast mottagna och BZ är den föregående. Åtminstone den senare antas lagrad i ett minne. I den aktuella bilden finns signalinformation endast i två punkter som är betecknade p1 och pz i bilden BI. Signalen i pl har värdet S1 och antas representera ett riktigt mål, dvs motsvarar en punkt under uppvärmning på plattan. Signalen i punkt pz har värdet fl och antas representera ett fast fel, tex förorsakat av inhomogeniteter i detektorplattan. Kameran antas utföra en horisontell sveprörelse, antingen fram och tillbaka eller i en riktning. Till följd av sveprör- elsen är S1 ej stillastående utan rör sig utefter detektorplattan och hade under den föregående bildavsökningen av detektorplattan läget pi (se bilden B2). Signalen fl är däremot fast och intar läget p2 i båda bilderna.

Signalbehandlingen enligt uppfinningen går ut på att framställa ett så noggrant estimat av felet fl som möjligt och sedan subtrahera detta från videosignalen. Fram- ställningen av estimatet sker på följande sätt.

Signalvärdet i varje punkt av den senast mottagna videobilden summeras med sig- nalvärdet i motsvarande punkt av den föregående videobilden och resultatet skrivs in i ett minne. För position pl betyder detta således att värdet S1 i bild B] summeras med noll i bild B2 och resultatet lagras i motsvarande position i minnet. För punkten pz summeras värdet fï i bilden B1 med fl i BZ och resultatet lagras i minnet. Vid nästföljande bildavsökning upprepas samma sak men i stället för slgnalvärdena vid föregående bildavsökning Summeras nu de signalvärden, som erhållits genom den före- gående summeringen, med de signalvärden som erhållits vid den senaste bildavsökning- en och resultatet lagras. Det inses att fi kommer att ingå i samtliga summationer medan SI bara kommer att ingå i två summationer. Efter ett stort antal summeringar kommer således den mot pz svarande positionen i minnet att innehålla ett stort tal som är beroende av värdet f1 medan den mot p] svarande positionen innehåller ett tal som är försumbart därmed. Efter reduktion med en lämplig reduktionsfaktor kan talet i position pz fås att motsvara det ursprungliga felvärdet f1 och subtraheras från videosignalen. Bidraget från S1 blir därvid försumbart emedan det reduceras med samma reduktionsfaktor.

Figur 2 visar hur den i figur 1 angivna felkorrigeringsmetoden kan realiseras Ivaonezo-u i punkt för punkt i realtid med hjälp av en anordning som innehåller ett enda minne för,videosignalen. Bildminnet är i figur 2 betecknat med M och har en kapacitet som motsvarar en komplett avsökning av den pyroelektriska detektorn. Bildminnet kan i princip vara antingen analogt eller digitalt och är av typ skiftregister eller fördröjningsledning med en fördröjning som exakt motsvarar tiden för en komplett avsökning av detektorn. På grund av den kumulativa effekten av ett "läck- andd'minne kommer i praktiken endast digitala skiftregister i fråga.

Förutom bildminnet innehåller anordningen enligt figur 2 två summatorer, en summator SU1 vid ingången av bildminnet M och en summator SU2 i överföringsvägen för inkommande videosignal V som skall felkorrígeras. Den förra summatorn SU1 matas dels med inkommande videosignal V och dels med utgående signal y från bild- minnet efter multiplikation med en faktor K i en multiplikator MU1. Utsignalen från summatorn SU1 matas in på bildminnet M. Den andra summatorn SU2 matas dels med videosignalen V och dels med utsignalen från bildminnet efter multiplikation med en faktor (1-K) l en multiplikator MU2. Denna signal, betecknad med fä, är ett estimat av felsignalen och tíllföres en mlnusingång på summatorn SU2. Ut från summatorn SU2 erhålles en signal V* vilken är skillnaden mellan V och fä.

Funktionen är följande.

Det momentana värdet av videosignalen V avseende en viss bildpunkt (t ex pï eller pz i figur l) uppträder vid en given tidpunkt på ena ingången av SU1. Sam- tidigt uppträder på den andra ingången av SU1 det i minnet M lagrade signalvärdet avseende samma bildpunkt multiplicerat med faktorn K. Summan skrivs in i minnet M. Denna summering sker punkt för punkt och upprepas från bild till bild.

Vid den givna tidpunkten uppträder också det momentana värdet av videosigna- len V avseende den aktuella bildpunkten på ena ingången av summatorn SU2. Samtidigt uppträder på den andra ingången av SU2 det lagrade signalvärdet avseende samma bildpunkt multiplicerat med faktorn (l-K). Skillnaden mellan de båda signalerna som tillföras summatorn SU2 utgör den korrigerade utsignalen V*. Även detta sker punkt för punkt och upprepas från bild till bild.

Faktorn K väljes så att den är mindre än ett men ligger nära värdet 1.

Man kan visa att en konstant signalkomponent i signalen V som återkommer från bild till bild och alltså deltar i alla successiva summationer i SU] efter ett oänd- ligt antal summationer får storleken: v=- 1-K där x=värdet på nämnda konstanta signalkomponent och y =det i bildminnet lagrade värdet svarande mot nämnda konstanta signalkompo- nent.

Faktorn I/(1-K) kan sägas vara det återkoppiade blldminnets"förstärknlng" för en sådan konstant signalkomponent.

Det ovanstående gäller för felsignalen f1 i figur l, vilken ju antagits vara /\ f 5 780148204: konstant. Signalen fl lagras alltså i minnet såsom en storhet Têí fï. Estimatet 1 framställes sedan genom att multiplicera bildminnets utsignal med faktorn (1-K).

Signalkomponentens f1 bidrag till estimatet'? blir således teoretiskt lika med fl.

Dessutom kommer signalkomponenten S1 att ingåïi estimatet men eftersom denna kompo- nent ej summeras upprepat blir dess bidrag försumbart.

Efter subtraktion av estimatet fä från Videosignalen V i summatorn SU2 och om man sätter fï = f1 erhålles utfrån summatorn SU2 en signal som enbart innehåller den nyttiga signalkomponenten S1.

För att ovanstående skall gälla skall K väljas så nära 1 som möjligt. Ju när- i mare ett värdet K är desto längre tid tar det för felkorrektionsanordningen att under insvängning framställa ett bra estimat av felkomponenten fl men desto bättre blir felkorrektionen eftersom nyttiga signalen bidrar mindre till estimatet. Alltså bör K ökas så långt möjligt utan att anordningen göres så trög att den förlorar förmågan att ta hand om variationer i värdet fï. Ju närmare 1 värdet.K är desto större dynamik kräves också i bildminnet (större antal bitar per position) vilket sätter en praktisk gräns för K.

Lämpliga värden på K vid ett digitalt system är 15/16, 31/32 eller 7/8.

Figur 3 visar ett blockschema för en komplett signalbehandlingsenhet med en felkorrektionsanordning enligt uppfinningen. Videosignalen matas enligt figur 3 till en sampel- hållkrets SH vilken erhåller samplingsstyrpulser från en samplings- styrkrets SS. Denna styrsmed synkroniseringsinformationen i videosignalen. Från sampel- hàllkretsen går de samplade signalvärdena till en analog- digitalomvandlare AD där sampelvärdena omvandlas till digital form. Dessa digitala sampelvärden matas sedan till en omvandlingsanordning OA] där en sammanlagrlng av linjer sker till formatet i28: OA1 utgör insignal till en felkorrektionsanordning enligt uppfinningen som är av det i anslutning till figur 2 beskrivna utförandet. Ut från denna korrektionsanord- ning erhålles en samplad videosignal V* i vilken fasta felkällor är eliminerade.

Denna felkorrigerade samplade videosignal med formatet 128x 128 sampel per bild matas till en "anti-panníng"-krets AP. Denna styrs med en signal från en vinkel- givare som känner den momentana vinkelinställningen hos det vridbord som uppbär IR-kameran. I kretsen AP sker kompensation för den kända rörelsen hos kameran så att signalinformation från motsvarande bildpunkter i den ursprungliga bilden sätts samman. Efter eventuell ytterligare signalbehandlmng går den samplade videosigna- len vidare till en omvandlare 0A2 där signalen åter omformas till vanligt video- format. Omvandlaren OAZ erhåller synklnformation från en synkextraktor SE vilken l sin tur erhåller synkinformation från den ursprungliga Videosignalen. Efter återomvandllng till analog form i'en digital-analogomvandlare DA går signalen slutligen till en monitor M0. På monitorn kommer att framträda en värmebild i vilken alla fasta kamerafel och andra fasta fel är eliminerade.

Claims (1)

1. vaouazo-4 6 Patentkrav. f _~' I. Sätt att eliminera störningar från fasta felkällor i videosignalen från en IR-kamera av typ pyroelektrisk vidikon innefattande en pyroelektrisk detektor- platta, på vilken en värmebild projiceras, samt en avsökningsenhet som åstadkom- mer avsökning av plattan medelst ett elektronstrålknippe för framställning av en videosignal som innehåller information om förändringar i värmebilden på plattan samt en anordning för att omvandla en stationär värmebild till en variabel projek- tion av nämnda värmebild på plattan, k ä n n e t e c k n a d av att det momentana värdet av “videosignalen (V) i varje punkt (P1, P2) av bilden sätts samman med ett antal värden av videosignalen i motsvarande punkt under ett antal föregående bild- avsökningar för att bilda ett integrerat värde eller medelvärde (2ESp1,jâ Spz) av videosignalen i varje bildpunkt, och att detta integrerande värde subtraheras från senaste värdet av videosignalen i respektive punkt (P1, P2) 2. Anordning för utförande av sättet enligt patentkravet I för att eliminera stör- ningar från fasta felkällor i videosignalen från en IR-kamera av typ pyroelektrisk vidikon innefattande en pyroelektrisk detektorplatta, på vilken en värmebild proji- ceras, samt en avsökningsenhet som åstadkommer avsökning av plattan medelst ett elektronstrålknippe för framställning av en videosignal som innehåller information om förändringar i värmebilden på plattan samt en anordning för att omvandla en sta- tionär värmebild till en variabel projektion av nämnda värmebild på plattan, k ä n- n e t e c k n a d av att den innefattar ett bildminne (M) av typ skiftregister eller fördröjningsledning med en kapacitet att lagra en videosignal (V) som motsvarar en komplett avsökning av detektorplattan och en fördröjning som är lika med tiden för en komplett avsökning av plattan, första summeringsorgan (SU1) som matas dels med det momentana värdet av videosignalen (V) vid varje tidpunkt och dels med utsignal- värdet (y) från bildminnet (M) vid samma tidpunkt multiplicerat med en faktor, som är mindre än men nära lika med l, varvid utsignalen från nämnda första summerings- organ (SU1) motsvarande summan av nämnda två signaler matas som insignal till bild- minnet (M), samt andra summeringsorgan (SU2) som matas dels med det momentana vär- det av videosignalen (V) vid varje tidpunkt och dels med utsignalen (y) från bild- minnet (M) multiplicerad med ett reduktionstal, som är väsentligt mindre än l, för alstring av skillnaden mellan nämnda två signaler, vilken skillnadssignal utgör den korrigerade videosignalen U/¥). 3. Anordning enligt patentkravet 2, k_ä n n e t e c k n a d av att om multipli- kationsfaktorn är K nämnda reduktionstal är (1-K). 7 vaouazo-4 19. Anordning enligt patentkravet 2 eller 3, vid digitalt system, k 'a' n n e - t e c k n a d av att faktorn K är 15/16, 31/32 eller 7/8. ANFÖRDA PUBLIKATIONER: