SE452939B

SE452939B - VIDEO SIGNAL CORRECTION DEVICE

Info

Publication number: SE452939B
Application number: SE8305052A
Authority: SE
Inventors: J Brooksbank
Original assignee: British Aerospace
Priority date: 1982-09-21
Filing date: 1983-09-20
Publication date: 1987-12-21
Also published as: SE8305052D0; SE8305052L; DE3334147A1

Description

452 939 10 15 20 25 30 35 2 tillförsel av en basadress för de pixlar som skall lagras i bildminnet, en datoranordning för beräkning av en serie adressförskjutningsvärden, vilka är förbundna med var sin pixel ingående i en aktuell pixelgrupp, med utgångspunkt från lägesinformation som hänför sig till avsökningsorganet och/eller ett flygplan som bär detta organ, en registeranordning för lagring av de av datorn beräknade värdena och en läsanordning för läsning av de lagrade värdena i följd och för överföring av en signal, vilken innefattar en kombination av det lästa värdet och nämnda basadress, till bildminnet synkront med motsvarande pixel. 452 939 10 15 20 25 30 35 2 supply of a base address for the pixels to be stored in the image memory, a computer device for calculating a series of address offset values, which are associated with each pixel included in a current pixel group, based on location information relating to to the scanning means and / or an aircraft carrying this means, a register device for storing the values calculated by the computer and a reading device for reading the stored values in sequence and for transmitting a signal, which comprises a combination of the read value and said base address, to the image memory synchronously with the corresponding pixel.

Med sättet och anordningen, som här speciellt be- skrives och àskàdliggöres,kan en avsökningsbild realtid- korrigeras för skevhet, förutsatt att ögonblicksfelvär- dena är kända eller kan förutsägas. Nämnda korrigerade data lagras i ett bildminne (eller del av ett bildminne) och kan med en fördröjning på högst en bild föras vidare för visning eller lagring.With the method and device, which are specifically described and illustrated here, a scan image can be corrected in real time for skew, provided that the instantaneous error values are known or can be predicted. Said corrected data is stored in an image memory (or part of an image memory) and can be passed on for display or storage with a delay of at most one image.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det följande genom utföringsexempel under hänvisning till medföljande ritningar. Pig l är ett förenklat krets- schema av en bildkorrigeringsanordning för användning med en.flygplanslinjeavsökare och fig 2 är en geometrisk figur, som förklarar en del av funktionen 1 fig l.The invention will be described in more detail in the following by means of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 is a simplified circuit diagram of an image correction device for use with an airplane scanner, and Fig. 2 is a geometric figure explaining a part of the operation of Fig. 1.

Den visade anordningen kan användas för dels mottag- ning av en videosignal V från en flygplansburen verti- kalseende och tvärgående linjeavsökare (ej visad), dels, i beroende av signaler (exempelvis från flygplanets navigationssystem) indikerande ögonblicksvärden pà flyg- planets roll, lutning, drift, girning, hastighet och höjd, för alstring av en med avseende på dessa para- metrar korrigerad bildsignal. I det visade exemplet antages linjeavsökaren inbegripa exempelvis en detek- torenhet för infraröd strålning eller en uppsättning sådana och en optisk anordning, vilken innefattar en roterande, mångsidig reflektorenhet, som när den roterar medför att den av detektorenheten eller 10 15 20 25 30 35 452 939 3 -enheterna mottagna strålningen är den strålning som kommer fràn marken under flygplanet i en riktning varie- rande mellan horisontlinjen pà ena sidan om flygplanet och horisontlinjen på andra sidan. Sålunda avsöker detektorenheten eller -enheterna i själva verket marken från en horisontlinje till den andra längs mot flyg- planets rörelseriktning vinkelräta linjer. Avsöknings- linjerna flyttas framåt längs marken när flygplanet rör sig, varvid en kontinuerlig bildframflyttningseffekt erhålles. Avsökaren är fast förenad med flygplanet, sä att om flygplanet rollar kommer det direkt under flygplanetbelägna,normala mittavsökningsläget pà marken att förflyttas till den ena eller andra sidan om detta läge. I beroende av flygplanets hastighet och varje avsökningslinjes bredd på marken, vilken bredd i sin tur beror på flygplanets höjd samt konvergensen hos avsökarens aktuella synfält, kan linjerna överlappa varandra, vara exakt angränsande eller vara åtskilda (dvs så att vissa delar av marken ej kommer med). Om flygplanets lutning varierar kommer några av avsöknings- linjerna att närmas varandra eller àtskiljas ytterligare då lutningens förändring pågår. Om flygplanet girar eller driver så kommer linjernas riktning att ändras från den korrekta, mot flygplanets rörelseriktning vin- kelräta riktningen. Om effekten av de ovannämnda möjlig- heterna ej korrigeras erhålles en förvrängning i den slutligt visade bilden.The device shown can be used for receiving a video signal V from an aircraft-borne vertical sight and transverse line scanner (not shown), and for dependent values on the role, inclination of the aircraft, depending on signals (for example from the aircraft navigation system). operation, yaw, speed and altitude, for generating an image signal corrected with respect to these parameters. In the example shown, the line scanner is assumed to include, for example, an infrared radiation detector unit or a set of such and an optical device which comprises a rotating, versatile reflector unit which, when rotated, causes it to be detected by the detector unit or 452 939 The radiation received by the 3 units is the radiation that comes from the ground below the aircraft in a direction varying between the horizon line on one side of the aircraft and the horizon line on the other side. Thus, the detector unit or units actually scan the ground from one horizontal line to the other along perpendicular lines to the direction of movement of the aircraft. The scan lines are moved forward along the ground as the aircraft moves, thereby obtaining a continuous image advancement effect. The scanner is permanently connected to the aircraft, so that if the aircraft rolls, it will be moved directly below the aircraft, the normal center scan position on the ground to one or the other side of this position. Depending on the speed of the aircraft and the width of each scanning line on the ground, which width in turn depends on the height of the aircraft and the convergence of the scanner's current field of view, the lines may overlap, be adjacent or separated (ie so that certain parts of the ground do not ). If the inclination of the aircraft varies, some of the scan lines will be closer to each other or further separated when the inclination changes. If the aircraft turns or drifts, the direction of the lines will change from the correct direction perpendicular to the direction of movement of the aircraft. If the effect of the above possibilities is not corrected, a distortion is obtained in the finally displayed image.

En videosignal V i fig l, vartill nu hänvisas, innefattar en serie delar, vilka svarar mot var sin avsökningslinje och vardera innefattar en serie värden svarande mot successiva bildelement eller "pixlar" längs respektive linje. Från avsökaren mottages även en linjesynkroniseringssignal, som här antages alstras vid början pà varje linje, dvs närhelst avsökaren är riktad i den horisontriktning där avsökningslinjerna börjar. Video- och linjesynkroniseringssiqnalerna 452 959 4 mottages av en korrigeringslogikkrets l, vilken har ett flertal skiftregister, vilka senare skall beskrivas separat. Utsignalen från logikkretsen l överföres till ett bildminne 2. En funktionsdator 3 styr på grundval 5 av navigationsinformation, som överförts till datorn från exempelvis flygplanets navigationssystem, logik- kretsen l och bildminnet 2 att utvälja och/eller om- placera till videosignalen V hörande pixlar eller lin- jer, varigenom en korrigerad videosignal Vo blir till- 10 gänglig vid ramminnets utgång.A video signal V in Fig. 1, to which reference is now made, comprises a series of parts, each corresponding to its own scan line and each comprising a series of values corresponding to successive picture elements or "pixels" along the respective line. A line synchronizing signal is also received from the scanner, which here is assumed to be generated at the beginning of each line, ie whenever the scanner is directed in the horizontal direction where the scan lines begin. The video and line synchronizing signals 452 959 4 are received by a correction logic circuit 1, which has a plurality of shift registers, which will be described separately later. The output signal from the logic circuit 1 is transmitted to an image memory 2. A function computer 3 controls on the basis of navigation information transmitted to the computer from, for example, the aircraft navigation system, the logic circuit 1 and the image memory 2 to select and / or relocate pixels belonging to the video signal V or lines, whereby a corrected video signal Vo becomes available at the output of the frame memory.

Sättet att utföra korrektionerna består i att be- räkna den närmaste punkten i rektangulära koordinater för det insamlade datat och att lagra datat i detta särskilda pixelminne i ramminnet. 15 Korrektionsfaktorerna beräknas av funktionsdatorn och överföres till lämpliga register. Eftersom korrek- tionsfaktorerna ej förändras snabbt kan de laddas och användas medan nästa uppsättning korrektionsfaktorer beräknas. 20 Korrektionerna utföres egentligen av anordningen i tre steg enligt följande: i. Rollförvrängning. Denna korrigeras helt enkelt genom justering av linjesynkroniseringspulsen i överensstämmelse med rollvinkeln. Det antages 25 att denna korrektion utföres före "linjevalet". ii. Stighastighets- och lägeskorrigeringar. De para- metrar som påverkar dessa faktorer är fordonets höjd, färdhastighet och lutning. De påverkar linjerna (och följaktligen pixlarna) längs kurs- 30 linjen, dvs vertikalt upp på bildskärmen. iii. Vinkelkorrektioner. Dessa har två insignaler: girning och drift. De har båda samma effekt och skiljer sig endast i sina tidskonstanter.The method of making the corrections is to calculate the nearest point in rectangular coordinates of the collected data and to store the data in this particular pixel memory in the frame memory. The correction factors are calculated by the operating computer and transferred to appropriate registers. Since the correction factors do not change quickly, they can be loaded and used while the next set of correction factors is calculated. The corrections are actually performed by the device in three steps as follows: i. Role distortion. This is corrected simply by adjusting the line synchronizing pulse in accordance with the roll angle. It is assumed that this correction is performed before the "line selection". ii. Rise speed and position corrections. The parameters that affect these factors are the height, travel speed and inclination of the vehicle. They affect the lines (and consequently the pixels) along the course line, ie vertically up on the screen. iii. Angle corrections. These have two input signals: turning and operation. They both have the same effect and differ only in their time constants.

Girning är relativt snabb medan drift är lång- - 35 sam. Drift- och girvínklar summeras aritmetriskt så att vinkelkorrektionerna i både X- och Y- koordinater erhålles. 10 15 20 25 30 35 452 939 5 Videosignalen V i fig l, vartill nu hänvisas, matas via en OCH-grind 4 till en till logikkretsen 1 hörande linjevalenhet 5. Såsom tidigare nämnts innefattar signa- len V en serie videosignallinjer, var och en motsvarande ett svep av linjeavsökaren. Linjevalenhetens 5 uppgift _ är att överföra en styrd del av antalet mottagna video- linjer för att man skall få den slutliga bildsignalen att innehålla ett önskat antal linjer för ett givet avstånd över marken, vilka linjer är någorlunda jämnt åtskilda över detta avstånd, oberoende av förändringar i flygplanets färdhastighet, höjd och lutning. Signaler svarande mot de sistnämnda parametrarna överföres till linjevalenheten 5 från flygplanets navigationsanordning (ej visad). Farkostens färdhastighet kommer att avgöra hur många svep givaren utför över en viss marklängd.Turning is relatively fast while operation is slow. Operating and turning angles are summed arithmetically so that the angular corrections in both X and Y coordinates are obtained. The video signal V in Fig. 1, to which reference is now made, is fed via an AND gate 4 to a line selection unit 5 belonging to the logic circuit 1. As previously mentioned, the signal V comprises a series of video signal lines, each of which corresponding to a sweep of the line scanner. The task of the line selection unit 5 is to transmit a controlled portion of the number of received video lines to cause the final image signal to contain a desired number of lines for a given distance above the ground, which lines are reasonably evenly spaced over this distance, regardless of changes. in the aircraft's speed, altitude and inclination. Signals corresponding to the latter parameters are transmitted to the route selection unit 5 from the aircraft navigation device (not shown). The vehicle's travel speed will determine how many sweeps the sensor performs over a certain ground length.

Farkostens lutning kommer effektivt att ändra färdhas- tigheten (både positivt och negativt) med en tämligen snabb tidskonstant. Om höjden är känd så kan lutnings- vinkeln användas för att bestämma färdhastighetens ögon- blicksvärde.The inclination of the vehicle will effectively change the speed of travel (both positive and negative) with a fairly fast time constant. If the height is known, the angle of inclination can be used to determine the instantaneous value of the travel speed.

Antalet visade avsökningslinjer per täckt mark- längdenhet är också känt, så också givarens avsöknings- hastighet samt färdhastighetens ögonblicksvärde. Uti- från dessa parametrar bestämmes förhållandet mellan antalet insamlade linjer och antalet visade linjer.The number of scan lines shown per covered ground length unit is also known, as is the sensor's scan speed and the instantaneous value of the travel speed. Based on these parameters, the relationship between the number of lines collected and the number of lines displayed is determined.

Antalet insamlade linjer måste alltid vara större än antalet visade linjer om man skall undvika fördubbling av linjer (ihålig förstoring). I praktiken insamlas mellan två och tretton linjer för varje visad linje.The number of lines collected must always be greater than the number of lines displayed to avoid duplication of lines (hollow magnification). In practice, between two and thirteen lines are collected for each line shown.

Antalet utlinjer från linjevalet måste vara lika med antalet visade linjer (eller en heltalsmultipel därav).The number of outlines from the line selection must be equal to the number of displayed lines (or an integer multiple thereof).

Utlinjerna väljes genom att man finner den närmsta linje till det korrekta, visade läget, dvs den när- maste "linjevertikal" enligt nedan. I den följande beskrivningen är N antalet avsökta linjer per kilome- ter, n är antalet visade linjer per kilometer, Iv' är inlinjenummer och Iv är visningslinjenummer. 452 939 10 15 20 25 30 35 6 Det närmsta värdet kommer att ändra varje linje om inte N är en heltalsmultipel av n, i vilket fall förskjutningarna kommer att kretsa med hastigheten N/n.The outlines are selected by finding the nearest line to the correct, displayed position, ie the nearest "line vertical" as below. In the following description, N is the number of scanned lines per kilometer, n is the number of displayed lines per kilometer, Iv 'is the inline number and Iv is the display line number. 452 939 10 15 20 25 30 35 6 The nearest value will change each line unless N is an integer multiple of n, in which case the offsets will orbit at the speed N / n.

Det kommer att vara omöjligt att beräkna nya värden med denna hastighet, varför man gör en kompromiss.It will be impossible to calculate new values at this speed, so a compromise is made.

Om man inte tar hänsyn till lutningseffekten ges närmsta visningslinje till någon given inlinje av: Iv=_!_Iv' + 1/2) + a L ( + 1/2) där a är den vertikala skillnaden mellan tvà referens- (1) DIW punkter, vilket medför att inlinjer endast användes eller föres vidare då k +1/2)+ a -ílw (k/N - 1/2)+ ask (å + 1/2) + 1/2) än Effekten av att ändra flygplanets lutning kan tas med i beräkningarna genom modifiering av ekvationen 1 enligt följande: Förskjutnigen på marken = h tan 6, där h är farkos- tens höjd och 6 är ögonblicksvärdet på lutningsvinkeln mot horisontlinjen.If the slope effect is not taken into account, the nearest display line to any given inline is given by: Iv = _! _ Iv '+ 1/2) + a L (+ 1/2) where a is the vertical difference between two reference (1) DIW points, which means that inlines are only used or passed on when k +1/2) + a -ílw (k / N - 1/2) + ash (å + 1/2) + 1/2) than The effect of changing the inclination of the aircraft can be taken into account by modifying equation 1 as follows: The displacement on the ground = h tan 6, where h is the height of the craft and 6 is the instantaneous value of the angle of inclination towards the horizon line.

Detta ger en lutningsfaktor som adderas till ek- vation l vilket ger: IV, + 1/2)+ a+n (h tancq/N (2) (å + 1/2) Inlinjerna bedöms nu giltiga och används följaktligen Iv = när Iv' uppfyller följande kriterium: Iwcš + 1/2) + a + 93 (å + i/zjw Visningslinjenumret blir då: tanö Iv'(š + 1/2)+ a + åh tanö k < ÉN (å. + 1/2) 10 15 20 25 30 35 452 939 7 (Iw (å + 1/2) + a + n (h tan m/N IV U' + l/l) än Det av farkostens lutning (6) orsakade skiftet har egentligen summerats till linjeläget. Det inses att en lutningsvariation medför en ytterligare variabel och den kan enkelt tas om hand om bara vinkelföränd- ringarna sker relativt långsamt. Detta argument gäl- ler också för N, som är en funktion av farkostens färd- hastighet.This gives a slope factor which is added to equation l which gives: IV, + 1/2) + a + n (h tancq / N (2) (å + 1/2) The lines are now judged valid and consequently used Iv = when Iv 'meets the following criteria: Iwcš + 1/2) + a + 93 (å + i / zjw The display line number then becomes: tanö Iv' (š + 1/2) + a + åh tanö k <ONE (å. + 1 / 2) 10 15 20 25 30 35 452 939 7 (Iw (å + 1/2) + a + n (h tan m / N IV U '+ l / l) than The shift caused by the inclination of the vessel (6) has actually It is understood that a slope variation entails an additional variable and it can easily be taken care of if only the angular changes occur relatively slowly.This argument also applies to N, which is a function of the vessel's travel speed.

Om antalet utlinjer från “linjevalet" är en hel- talsmultipel av antalet visningslinjer kan en mera läges- noggrann bild byggas upp på bekostnad av ytterligare maskinvara, eftersom ytterligare ett Y-förskjutnings- skiftregister och X-förskjutningsskiftregister behövs för varje multipel, exempelvis kräver sju linjer sju register.If the number of outlines from the "line selection" is an integer multiple of the number of display lines, a more position-accurate image can be built up at the expense of additional hardware, since an additional Y-shift shift register and X-shift shift register are needed for each multiple, e.g. lines seven registers.

Det kan också vara möjligt att delar av insamlade linjer/visningslinjer kan hanteras, förutsatt att det är möjligt att dynamiskt realtidsberäkna X- och Y-för- skjutningsvärdena.It may also be possible for parts of collected lines / display lines to be handled, provided that it is possible to dynamically calculate the X and Y offset values in real time.

De insamlade linjedata måste vara längre än de visade för att drift- och girningskorrektioner skall medges.The collected line data must be longer than those shown in order for operating and yaw corrections to be allowed.

Visad linjelängd Insamlad línjelängd > Cosinus (Driftvinkel + Girvinkel) Om otillräcklig linjelängd insamlas kommer detta medföra blanka remsor vid bildskärmens kant för markytor där data ej insamlats. Lägesnoggrannheten kommer emel- lertid ej att påverkas.Displayed line length Collected line length> Cosine (Operating angle + Turning angle) If insufficient line length is collected, this will result in shiny strips at the edge of the monitor for ground surfaces where data has not been collected. However, the position accuracy will not be affected.

För att korrigera för girning och drift åtskil- jesinpixlarna vertikalt, varvid avståndet varierar med pixelns horisontella läge, och företrädesvis även hori- sontellt för korrigering av den av drift och girninq medförda sidoförskjutningen. De sistnämnda korrektio- nerna är endast relevanta för bildkanterna och är 452 939 10 15 20 25 30 35 8 ej så viktiga som vertikalkorrektionerna. Vertikalför- skjutningsvärdena för respektive pixel på en linje lad- das av datorn 3 i ett Y-förskjutningsskiftregister 9.To correct for turning and operation, the separating pixels are separated vertically, the distance varying with the horizontal position of the pixel, and preferably also horizontally for correcting the lateral displacement caused by operation and turning. The latter corrections are only relevant for the image edges and are not as important as the vertical corrections. The vertical offset values for each pixel on a line are loaded by the computer 3 into a Y offset shift register 9.

Förskjutningsvärdena läses i följd från registret synkront med utläsningen av själva pixlarna från ett pixelskift- register 7. Varje förskjutningsvärde adderas till (eller dras ifrån) linjenumret, som erhålles från en linje- räknare 10, vars innehåll ökas av linjesynkroniserings- pulserna från avsökaren, varvid ett korrigerat Y-adress- värde för den aktuella pixeln erhålles. Horisontalför- skjutningsvärden, vilka medelst datorn 3 laddas i ett X-förskjutningsskiftregister 10, läses under tiden på likartat sätt i följd från registret och adderas till (eller dras ifran) ett mot en bas eller det okorrigerade horisontalpixelläget svarande värde, vilket erhålles från en pixelräknare 12 och ökas medelst ett till anord- ningen matat pixelsynkroniseringspulstàg. Det resulte- rande, korrigerade horisontal- eller X-adressvärdet matas jämte det korrigerade Y-adressvärdet till bíldminnet 2 och motsvarande pixel lagras vid denna korrigerade adress. Förskjutningsvärdena beräknas av datorn 3 enligt följande Visningslinjer/km = n Avsökta linjer/km = N Inlinjebredd = k/N meter Visningslinjebredd motsvarar k/n meter Vertikal linjesumma från bild- skärmens botten = Iv Horisontell pixelsumma från bildskärmens vänstra kant = Ih Iv & Ih är heltal.The offset values are read sequentially from the register synchronously with the reading of the pixels themselves from a pixel shift register 7. Each offset value is added to (or subtracted) the line number obtained from a line counter 10, the content of which is increased by the line synchronizing pulses from the scanner. a corrected Y-address value for the current pixel is obtained. Horizontal offset values, which are loaded by means of the computer 3 into an X-offset shift register 10, are meanwhile read in a similar manner from the register and added to (or subtracted) a value corresponding to a base or the uncorrected horizontal pixel position, which is obtained from a pixel counter 12 and is increased by means of a pixel synchronizing pulse train fed to the device. The resulting corrected horizontal or X address value is fed together with the corrected Y address value to the image memory 2 and the corresponding pixel is stored at this corrected address. The offset values are calculated by the computer 3 according to the following Display lines / km = n Scanned lines / km = N Inline width = k / N meters Display line width corresponds to k / n meters Vertical line sum from the bottom of the screen = Iv Horizontal pixel sum from the left edge of the screen = Ih Iv & Ih is integers.

Visade pixlar/km = m Inpixlar/km = M Inpixelbredd = k/M meter Visningspixelbredd motsvarar k/m meter 6.Displayed pixels / km = m Inpixels / km = M Inpixel width = k / M meters Display pixel width corresponds to k / m meters 6.

Gir- och driftvinkel 452 939 9 Den horisontella inpixelsumman Ih' räknas från någon godtycklig triggningspunkt vid svepets början.Yield and operating angle 452 939 9 The horizontal pixel sum Ih 'is calculated from any trigger point at the beginning of the sweep.

Den vertikala linjesumman Iv' räknas från en godtycklig punkt i bilden. 5 Det antages att indatat digitaliseras med en has- tighet som kommer att ge pà varandra följande pixlar, vilka precis vidrör föregående pixel.The vertical line sum Iv 'is calculated from an arbitrary point in the image. 5 It is assumed that the input data is digitized at a speed that will give successive pixels, which just touch the previous pixel.

Man bör observera att kvantiseringshastigheten kan justeras (Linjär frekvensjustering) på ett sådant 10 sätt, att inpixlarna vertikalt ligger i linje med utpix- larna. Frekvensjusteringen är fN = fo/sin 6 där EN = ny samplingsfrekvens fo = visningssamplingsfrekvens 15 9 = qirning + drift Visningspixelpunkter är: (ih + 1/z>š,<:v + i/zàš 20 Inpixelpunkter är: (Ih' + l/2) É cos 9 + b, 25 I ' + 1/2 E sin 9 + (I ' + 1/2) k + a ( h ) m V Ncosê Avståndet mellan punkterna är: 2 {(Ih + 1/2)k - (Ih' + l/2)k cos 9 - gg + 30 m m 2 + %Iv + l/2)k - (Ih' + 1/2)k sin 9 - (Iv' + l¿2)k -å n M N Cos Q Detta avstånd har ett minimum när vardera paren- tesens innehåll har ett minimum, eftersom endast reella 35 tal är inblandade. 452 939 10 15 20 25 30 35 10 Horisontellt (Ih + l/2) E - (Ih' + 1/2) E cos 9 - b = Minimum m m (Ih + l/2) 5 = (Ih' + 1/2) E cos 6 + b Om minimum är noll m m I = (I ' + l/2)§ cos 9 + b - 5 m h ï h M 2n} E där avser närmaste heltalsvärde.It should be noted that the quantization speed can be adjusted (Linear Frequency Adjustment) in such a way that the input pixels are vertically aligned with the output pixels. The frequency adjustment is fN = fo / sin 6 where EN = new sampling frequency fo = display sampling frequency 15 9 = firing + operation Display pixel points are: (ih + 1 / z> š, <: v + i / zàš 20 Inpixel points are: (Ih '+ l / 2) É cos 9 + b, 25 I '+ 1/2 E sin 9 + (I' + 1/2) k + a (h) m V Ncosê The distance between the points is: 2 {(Ih + 1/2 ) k - (Ih '+ l / 2) k cos 9 - gg + 30 mm 2 +% Iv + l / 2) k - (Ih' + 1/2) k sin 9 - (Iv '+ l¿2) k -å n MN Cos Q This distance has a minimum when the contents of each parenthesis have a minimum, since only real numbers are involved. 452 939 10 15 20 25 30 35 10 Horizontal (Ih + l / 2) E - (Ih '+ 1/2) E cos 9 - b = Minimum mm (Ih + l / 2) 5 = (Ih' + 1 / 2) E cos 6 + b If the minimum is zero mm I = (I '+ l / 2) § cos 9 + b - 5 mh ï h M 2n} E where refers to the nearest integer value.

Om pixelkvantiseringen är densamma i vertikal och horisontell led, så är M = N och m = n.If the pixel quantization is the same in the vertical and horizontal directions, then M = N and m = n.

I =Iå(Ih' + l/2) cos9- l/2+_išr_1_ h vertikalt (lv + l/2)E - (Ih' + l/2)§ sin 6 - (Iv' + l 2 k - a = Minimum n M cos Q (Iv + l/2)š = (In' + l/2)§ sin G + (Iv' + l¿2)k + a Om mini- n M cos 9 mum är noll Linjär förstoring och lika upplösning vertikalt och horisontellt: §Iv' + l¿2)_ an Iv = Q (Ih' + l/2) sin Q + n _ + N N cos 9 _ M = N m = n I denna anordning stegas Iv i takt med Iv' om endast en linje utväljes för en visningslinje, varvid den verti- kala stegningen effektivt är borttagen från korrektions- ekvationen, dvs Iv' = O för en inlinje - en utlinje.I = Iå (Ih '+ l / 2) cos9- l / 2 + _išr_1_ h vertiktalt (lv + l / 2) E - (Ih' + l / 2) § sin 6 - (Iv '+ l 2 k - a = Minimum n M cos Q (Iv + l / 2) š = (In '+ l / 2) § sin G + (Iv' + l¿2) k + a If the mini- n M cos 9 mum is zero Linear magnification and equal resolution vertically and horizontally: §Iv '+ l¿2) _ an Iv = Q (Ih' + l / 2) sin Q + n _ + NN cos 9 _ M = N m = n In this device Iv is stepped rate with Iv 'if only one line is selected for a display line, whereby the vertical step is effectively removed from the correction equation, ie Iv' = 0 for an inline - an outline.

Om det finns fler än en inlinje, får Iv' värdet 0 för den första linjen, l för den andra linjen etc.If there is more than one inline, Iv 'gets the value 0 for the first line, l for the second line, etc.

Iv = 5 (Ih' + 1/2) sin e + n _ 1/2 + gg N ÉN cos 9 k + Kß i i 'J (Ih' + 1/2) sin 9 + n ÉN cos 9 QUALITY 10 15 20 25 30 35 452 939 ﬂ-vv-oo ll Med de ovan angivna uttrycken beräknar datorn respektive förskjutningsvärde för alla inpixlarna, från den första till den sista i linjen, dvs respektive för- skjutningsvärde för alla värden på inpixelpositioner Ih', från 0 till totala antalet inpixlar på en linje, varefter dessa förskjutningsvärden kvarhàlles så länge som motsvarande värde på gir- plus driftvinkel 9 förblir , oförändrat. Om 9 varierar utöver ett förntbestämt värde, I beräknas och laddas en ny uppsättning värden. S Det är ändamålsenligt och föredraget att datorn 3 förutspår varje inkrementell ändring i 9 genom att lagra I de förskjutningsvärden som är förbundna med det sista 9-värdet, innan dess sista inkrementella ändring, och genom att beräkna och lagra de förskjutningsvärden för det 9-värde som skulle föreligga om 6 fortsatte att i samma riktning i ytterligare ett steg; Om 9 då verkligen fortsätter att ändras, kan dessa nyligen beräknade värden omedelbart laddas i förskjutningsregist- ren. Om ändringsriktningen hos 9 à andra sidan omkastas och återgår till det föregående stegets värde, kan de med det föregående 9-värdet förbundna förskjutnings- I detta fall beräknar datorn naturligt- ändras värdena laddas. vis inte förskjutningsvärdena för det aktuella Q-värdet utan de förskjutningsvärden som gäller för det nästa förväntade värdet. Den extra uppsättningen förskjutnings- värden kan lagras i ytterligare förskjutningsregister vartdera med en längd eller ett antal steg är lika med det (ej visade), som, i likhet med registren 9 och 10, maximala antalet pixlar per linje.Iv = 5 (Ih '+ 1/2) sin e + n _ 1/2 + gg N ÉN cos 9 k + Kß ii' J (Ih '+ 1/2) sin 9 + n ÉN cos 9 QUALITY 10 15 20 25 30 35 452 939 ﬂ- vv-oo ll With the above expressions the computer calculates the respective offset value for all the inpixels, from the first to the last in the line, ie the respective offset value for all values of inpixel positions Ih ', from 0 to total the number of pixels in a line, after which these offset values are retained as long as the corresponding value of the gir plus operating angle 9 remains unchanged. If 9 varies beyond a predetermined value, I a new set of values is calculated and loaded. S It is expedient and preferred that the computer 3 predicts each incremental change in 9 by storing I the offset values associated with the last 9 value, before its last incremental change, and by calculating and storing the offset values for the 9 value which would exist if 6 continued to in the same direction in another step; If 9 then really continues to change, these newly calculated values can be immediately loaded into the displacement register. If the change direction of 9 on the other hand is reversed and returns to the value of the previous step, the offset associated with the previous 9 value can In this case, the computer calculates naturally-changed the values loaded. do not show the offset values for the current Q value but the offset values that apply to the next expected value. The extra set of offset values can be stored in additional offset registers each with a length or a number of steps equal to that (not shown), which, like registers 9 and 10, the maximum number of pixels per line.

Y-förskjutningsregistrets bredd, exempelvis bitkapa- och bredden hos vartdera i citeten i varje steg däri, av de ytterligare vertikalförskjutningsregistren, om dessa användes, bör vara tillräcklig för att tillåta den maximala, vertikala förskjutningen som sannolikt kan behövas, vilket i sin tur beror på det sannolika maximivärdet på gir- plus driftvinkeln 6. Om exempelvis det sannolika maximivärdet på 9 är 1250, sà är den maximala 452 959 10 15 20 25 30 35 12 förskjutningen, i form av ett antal linjer, för en 1000 x iooo pixeiaataskarm 3 1oootan2s° eller 3466. Tio bitar behövs för detta (vilket i själva verket ger ett maximalt förskjutningsvärdesområde på 1512).The width of the Y-displacement register, for example the bit cut-off and the width of each in the citation at each step therein, of the additional vertical displacement registers, if used, should be sufficient to allow the maximum vertical displacement that may be needed, which in turn depends on the probable maximum value of the gir- plus operating angle 6. If, for example, the probable maximum value of 9 is 1250, then the maximum 452 959 10 15 20 25 30 35 12 is the offset, in the form of a number of lines, for a 1000 x iooo pixeiaatascarm 3 1oootan2s ° or 3466. Ten bits are needed for this (which in fact gives a maximum offset value range of 1512).

I beroende av rollvinkeln hindrar linjestartenheten' 6 pixeldata och pixelsynkronisering, dvs att linjestart- enheten får alla linjer att starta med samma vinkel snarare mot flygplanets läge än mot dess riktning. Genom att ta hänsyn till rollvinkeln och höjden kan exempelvis data och pixelsynkronisering hindras tills att vinkeln är sådan, att man får ett svep på 1 km på marken.Depending on the roll angle, the take-off unit 6 'prevents pixel data and pixel synchronization, ie the take-off unit causes all lines to take off at the same angle rather than towards the position of the aircraft rather than its direction. By taking into account the roll angle and height, for example, data and pixel synchronization can be prevented until the angle is such that you get a sweep of 1 km on the ground.

Pig 2 visar en position P hos flygplanet, sett längs flygplanets längsgående axel eller rollaxel. Flyg- planet befinner sig på en höjd h över marken G, och det är önskvärt att den visade bilden skall motsvara en yta, som sträcker sig 500 m ut från varje sida om en direkt under flygplanet belägen linje. Såsom tidigare nämnts alstras linjesynkroniseringssignalen av linje- avsökaren när denna är horisontellt riktad om flygplanet flyger rakt och i våg, dvs när linjeavsökaren är riktad parallellt med sido- eller lutningsaxeln Y. Den för- dröjda linjesynkroniseringssignalen bör emelleritd alst- ras när avsökaren är riktad mot den första kanten på den för visning avsedda ytan, dvs längs linjen L om avsökningen sker i den av pilen A visade riktningen.Pig 2 shows a position P of the aircraft, seen along the longitudinal axis or roll axis of the aircraft. The aircraft is at a height h above the ground G, and it is desirable that the image shown should correspond to an area extending 500 m from each side of a line directly below the aircraft. As previously mentioned, the line synchronizing signal is generated by the line scanner when it is horizontally directed if the aircraft is flying straight and in a wave, ie when the line scanner is directed parallel to the side or inclined axis Y. However, the delayed line synchronizing signal should be generated when the first edge of the surface to be displayed, ie along the line L if the scan takes place in the direction shown by the arrow A.

Den nödvändiga fördröjningen är sålunda lika med den tid som krävs för avsökarens rotor att genomgå en vinkel X = plus (eller minus) den aktuella rollvinkeln. Om den tan-l(h/500) mellan linjen L och horisontallinjen till avsökaren hörande rotorns vinkelhastighet är W, ges fördröjningen av (ø + tan-l(h/S00)W sekunder, där ø är rollvinkeln. Fördröjningen är positiv om rollen är motsatt riktad den till avsökaren hörande rotorns rörelse och i annat fall negativ.The necessary delay is thus equal to the time required for the scanner rotor to undergo an angle X = plus (or minus) the current roll angle. If the tan-1 (h / 500) between the line L and the horizontal line of the scanner belonging to the rotor angular velocity is W, the delay is given by (ø + tan-1 (h / S00) W seconds, where ø is the roll angle. is opposite to the movement of the rotor belonging to the rotor and otherwise negative.

Slutet pà varje linje erhålles efter (ø + tan_l(h/500) + 2 tan _l(500/h))W sekunder, vilket uttryck reduceras till (ø + n/2 + tan_l(500/h))W sekunder 10 15 20 25 30 35 452 959 13 fràn linjesynkroniseringspulsen.The end of each line is obtained after (ø + tan_l (h / 500) + 2 tan _l (500 / h)) W seconds, which expression is reduced to (ø + n / 2 + tan_l (500 / h)) W seconds 10 15 20 25 30 35 452 959 13 from the line synchronizing pulse.

Pixelskiftregistret 7 är avsett att utjämna de olika insamlings- och användningshastigheterna för pix- larna. Registret 7 behövs inte om maskinvaran kan klara av den maximala pixelinsamlingshastigheten.The pixel shift register 7 is intended to smooth out the different collection and use speeds for the pixels. Register 7 is not required if the hardware can handle the maximum pixel acquisition speed.

Enheten är väsentligen ett FIFO-register (först in - först ut). Den lagrar de kvantiserade videodata i form av pixlar med 6 (eller 7 eller 8) bitar. Vid varje pixelsynkroniseringspuls avges en pixel från registret för att lagras i bildminnet. Pixeln kommer att lagras i en position som bestämmes av de aktuella X- och Y-adresserna, och huruvida den skall lagras beror pà ett register för "ej använda pixlar”.The device is essentially a FIFO register (first in - first out). It stores the quantized video data in the form of 6 (or 7 or 8) bit pixels. At each pixel sync pulse, one pixel is output from the register to be stored in the image memory. The pixel will be stored in a position determined by the current X and Y addresses, and whether it will be stored depends on a register of "unused pixels".

Eftersom det finns fler insamlade pixlar än visade kommer inga pixlar att användas tvà gånger. Om man skulle behöva använda en pixel två gånger mäste man använda ett annat register, vilket innehåller infor- mation för användning av pixeln tvâ eller flera gångar, tillsammans med en krets, sam förhindrar skiftning av FIFO-registret medan X- och Y-förskjutningsskiftregist- ren skiftas.Because there are more pixels collected than shown, no pixels will be used twice. If you need to use a pixel twice, you must use another register, which contains information for using the pixel twice or more times, together with a circuit, which prevents shifting of the FIFO register while X and Y offset shift registers clean shifts.

Ett med registret 7 förbundet register 8 för "ej använda pixlar" utnyttjas för att indikera när någon speciell pixel inte skall användas. Detta inträffar när någon annan pixel är bättre lämpad för bildskärma- positionen eller när en pixel förkastas på grund av felplacering, såsom i linjäriseringsfallet, vilket också kan åstadkommas med denna enhet.An "unused pixels" register 8 associated with the register 7 is used to indicate when no particular pixel is to be used. This occurs when another pixel is better suited for the display position or when a pixel is discarded due to misplacement, as in the linearization case, which can also be achieved with this unit.

Denna enhet laddas från datorn samtidigt som X- och Y-förskjutningsregistren. Pixlarna används inte när två eller flera inpixlars Ih'-värden ger samma värden på Iv och Ih (detta kan förekomma eftersom Iv och Ih är heltal). Av dessa pixlar maste alla för- utom en förkastas. I själva verket kommer förekomsten av pixlar med samma värde på Iv och Ih att vara ganska låg, och vid dessa tillfällen skulle det inte betyda så mycket om ett helt villkorligt val gjordes om vilken av dessa pixlar som ej skulle förkastas. ...«...................._....-...._..... .. . . ._ 452 939 10 15 20 25 30 35 14 Den som sparas är emellertid lämpligen den vars aktuella värden ligger närmast heltalsvârdena. Det närmsta och riktiga valet ges av värdet på Iå+n och som ger det lägsta värdet på funktionen: 1 2 / ïlh - å (Iå+A + 1/2) cos 9 - 1/2 + Én} . 2 + I - 2 (I' + l/2) sin 9 + n - l/2 + an V g'V N h+A 2Ncos9 k för A-värden = 0, l, 2 eller -1, -2 etc.This unit is charged from the computer at the same time as the X and Y offset registers. The pixels are not used when the Ih 'values of two or more inpixels give the same values of Iv and Ih (this can occur because Iv and Ih are integers). Of these pixels, all but one must be discarded. In fact, the occurrence of pixels with the same value of Iv and Ih will be quite low, and on these occasions it would not matter much if a completely conditional choice was made as to which of these pixels would not be rejected. ... «...................._....-...._...... . ._ 452 939 10 15 20 25 30 35 14 However, the person saved is suitably the one whose current values are closest to the integer values. The closest and correct choice is given by the value of Iå + n and which gives the lowest value of the function: 1 2 / ïlh - å (Iå + A + 1/2) cos 9 - 1/2 + Én}. 2 + I - 2 (I '+ l / 2) sin 9 + n - l / 2 + an V g'V N h + A 2Ncos9 k for A-values = 0, 1, 2 or -1, -2 etc .

Iå-värdena som ger samma Iv och Ih bör förkastas, förutom det lå-värde som ger det lägsta värde på ovanstående funktion.The IU values that give the same Iv and Ih should be rejected, except for the low value that gives the lowest value of the above function.

Såsom tidigare nämnts används X-förskjutningsskift- registret för att åstadkomma ett villkorligt sidoskift på en pixel för korrigering av den av drift och girning införda sidoförskjutníngen, vilka korrektioner endast är nödvändiga vid bildkanterna och ej är så viktiga som Y-förskjutningskorrektionerna.As previously mentioned, the X-offset shift register is used to provide a conditional side shift on a pixel to correct the side offset introduced by operation and yaw, which corrections are only necessary at the image edges and are not as important as the Y-offset corrections.

Linjäriseringskorrektionerna kan även adderas till detta register om så önskas. Linjäriseringskorrektio- nerna kan utföras genom beräkning av ett sammansatt värde av Y-förskjutningarna eller genom lagring av de rätlinjiga förskjutningarna i ett separat skiftregister och addering av de tvâ utsignalerna.The linearization corrections can also be added to this register if desired. The linearization corrections can be performed by calculating a composite value of the Y-offsets or by storing the rectilinear offsets in a separate shift register and adding the two output signals.

För varje Ih'-värde, ända till maximiantalet pixlar per linje, beräknas registrets innehåll ur: värde = Ih' - {-å (Ih' + l/2) Cos 9 - l/2 + än } Bredden på detta register behöver endast vara till- räcklig för att klara av den maximala sidoförskjutningen hos någon pixel. För en bildskärm med 1000 pixlar/linje och en maximal gir- och driftvinkel 9 på 250 (här är tecknet på 9 ej relevant, +25° och -250 ger exakt samma resultat) ges den maximala förskjutningen (som ett antal pixelpositioner) av: 10 15 20 25 30 35 452 939 15 Maximal förskjutning = 1000 (1 - cos 25) = Detta kräver endast 8 bitar.For each Ih 'value, up to the maximum number of pixels per line, the contents of the register are calculated from: value = Ih' - {-å (Ih '+ l / 2) Cos 9 - l / 2 + than} The width of this register only needs be sufficient to handle the maximum page offset of any pixel. For a monitor with 1000 pixels / line and a maximum turning and operating angle 9 of 250 (here the sign of 9 is not relevant, + 25 ° and -250 give exactly the same result) the maximum displacement (as a number of pixel positions) is given by: 10 15 20 25 30 35 452 939 15 Maximum offset = 1000 (1 - cos 25) = This requires only 8 bits.

Bildminnet 2 mottar data och korrigerade X- och Y-adresser och lagrar pixelvärdet i den lämpliga posi- 94. tionen i ramminnet. Denna position är nu spatialt korrekt.The image memory 2 receives data and corrected X and Y addresses and stores the pixel value in the appropriate position 94 in the frame memory. This position is now spatially correct.

Datat kan läsas från bildminnet samtidigt som en annan del laddas, och förutsatt att minnet är tillräck- ligt stort för att det skall klara av de största 9- värdena, sa kan minnet användas som ett rullminne. Man bör observera att minnet inte behöver ta hänsyn till 39, eftersom det ej är troligt att båda värdena uppstår inom en ram. Om bilden är liten så måste man i förskjut- ningsvärdet för urladdning av minnet kunna ta hänsyn till tecknet på 9.The data can be read from the image memory at the same time as another part is loaded, and provided that the memory is large enough to handle the largest 9-values, the memory can be used as a scroll memory. It should be noted that the memory does not need to take into account 39, as it is unlikely that both values occur within a frame. If the image is small, you must be able to take into account the sign of 9 in the offset value for discharging the memory.

Såsom beskrivits använder datorn 3 värdena på gir- ning, drift, höjd, färdhastighet och lutning för att beräkna dels vilka linjer som skall väljas, dels X- och Y-förskjutningsregistrens värden. Den beräknar även vilka pixlar som skall användas. En relativt långsam dator borde kunna klara av detta krav, eftersom para- metrarna inte kommer att ändras snabbt i förhållande till videodata. Om inparametrarna är kontinuerliga, vilket är troligt, kvantiseras de till steg med lämplig storlek.As described, the computer uses the values of yaw, operation, height, travel speed and inclination to calculate which lines are to be selected and the values of the X and Y offset registers. It also calculates which pixels to use. A relatively slow computer should be able to meet this requirement, as the parameters will not change quickly in relation to video data. If the input parameters are continuous, which is likely, they are quantized into steps of appropriate size.

Man skulle kunna utvidga den tidigare nämnda prin- cipen, där datorn lagrar och/eller beräknar föregående och nästa sannolika värden på girning och drift, pà ett sådant sätt, att man håller tillgänglig exempelvis den föregående och den sannolika nästa uppsättningen värden för linjevalet, för X- och Y-registren och för de register som är avsedda för "ej använda pixlar".One could extend the aforementioned principle, where the computer stores and / or calculates the previous and next probable values of yaw and operation, in such a way as to keep available, for example, the previous and the probable next set of values for the line selection, for The X and Y registers and for the registers intended for "unused pixels".

Den nödvändiga uppsättningen värden kan sedan laddas i lämpligt register så snart som den relevanta parame- tern har genomgått en stegvis ändring, och medan den föregående uppsättningen lagras, så kan datorn, ifall riktningen på ändringen omkastas, beräkna den lämpliga uppsättningen för den nästa, stegvisa parameterändringen i samma riktning. 452 959 10 15 20 25 16 Den ovan angivna beskrivningen avser speciellt anordningar för korrigering av en signal avgiven fràn en linjeavsökare ombord på ett flygplan (vilket även innefattar helikoptrar). De typer av korrektioner som utföres tar sålunda hänsyn till flygplanets möjliga placeringar i rummet. Det inses emellertid att uppfin- ningen ej endast är tillämpbar i den beskrivna situa- tionen. Den kan sålunda användas för andra typer av avsökningsgivare, exempelvis en TV-kamera (speciellt en framàtriktad TV-övervakningsanordning pà ett flyg- plan), eller för en linjeavsökare eller andra typer av givare ombord på en annan farkost eller plattform än ett flygplan. Oberoende av om den speciellt beskrivna situationen föreligger så kan det vara önskvärt, nöd- vändigt eller tillåtet att ändra de på signalen utförda korrektionerna från de beskrivna, eller så är det möj- ligt att inte alla av dessa behövs. Även för en linje- avsökare på ett flygplan är det exempelvis möjligt att det inte är nödvändigt att korrigera för exempelvis roll och linjärisering, eftersom dessa kan korrigeras, vilket kanske är föredraget, före korrigeringsanord- ningen. _ Det inses att den speciella uppbyggnaden av maskin- varan som utgör anordningen kan modifieras och kommer att väljas med hänsyn särskilt till indataförhàllandet och den nödvändiga storleken på bildminnet 2.The required set of values can then be loaded into the appropriate register as soon as the relevant parameter has undergone a stepwise change, and while the previous set is stored, the computer can, if the direction of the change is reversed, calculate the appropriate set for the next, stepwise the parameter change in the same direction. 452 959 10 15 20 25 16 The above description relates in particular to devices for correcting a signal emitted from a line scanner on board an aircraft (which also includes helicopters). The types of corrections performed thus take into account the possible locations of the aircraft in the room. It is to be understood, however, that the invention is not merely applicable in the situation described. It can thus be used for other types of scanning sensors, for example a TV camera (especially a forward-facing TV surveillance device on an aircraft), or for a line scanner or other types of sensors on board a vehicle or platform other than an aircraft. Regardless of whether the specially described situation exists, it may be desirable, necessary or permissible to change the corrections made to the signal from those described, or it is possible that not all of these are needed. Even for a line scanner on an aircraft, it is possible, for example, that it is not necessary to correct for, for example, role and linearization, since these can be corrected, which is perhaps preferable, before the correction device. It will be appreciated that the particular structure of the hardware constituting the device may be modified and will be chosen with particular regard to the input ratio and the required size of the image memory 2.

Claims

1. 0 15 20 452 939 17 CLAIMS Image correction device for receiving a video signal, generated by a landscape scanning means, and for modifying the signal, so that spatial movement and / or incorrect alignment of the means relative to the landscape is allowed, characterized by an image memory device with a data input for receiving successively digitized units of said signal or "pixels" and with an address means for receiving signals depending on which pixels are stored at each address in the image memory, a base address supply device for supplying a base address for the pixels to be stored in the image memory, a computer device for calculating a series of address shift values, each of which is associated with a pixel included in a current group of pixels, based on location information relating to the scanning means and / or an airplane carrying this means, a register device for storing the values calculated by the computer and a reading device for reading the stored values in sequence and for transmitting a signal, which comprises a combination of the read value and said base address, to the image memory synchronously with the corresponding pixel. of.-. -n- .sms r