WO1984001872A1 - Method for the surveyance of an object space - Google Patents

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WO1984001872A1 PCT/CH1983/000119 CH8300119W WO8401872A1 WO 1984001872 A1 WO1984001872 A1 WO 1984001872A1 CH 8300119 W CH8300119 W CH 8300119W WO 8401872 A1 WO8401872 A1 WO 8401872A1
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Walter Jaeger
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    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
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    • G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/194—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems
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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
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    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/33—Transforming infrared radiation

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring an object space.
  • the object of the present invention is to create a method which does not have these disadvantages, that is to say in which even slight changes in the monitored object space are clearly emphasized.
  • This object is achieved according to the invention in a method of the type mentioned at the outset by imaging the thermal infrared radiation of the object space by means of an infrared lens on at least one infrared-sensitive detector and, by repeated scanning, forming an electrical signal sequence and further this Signal sequence on the one hand directly in a certain color and on the other hand with a time delay in another color on a multicolor television monitor as an image of the object.
  • the objects in the object space generally differ not only by the different temperatures but also by the different emission coefficients of their materials.
  • the object space is imaged on two different detectors which have a different spectral sensitivity characteristic, at least one of which is infrared-sensitive, and these images are scanned repeatedly to form two signal sequences, and further one of these signal sequences is directly scanned in a specific one and displays the other in a different color on the television monitor with a time delay.
  • the object space is filtered on at least one infrared, point-by-line or image-by-image filter, and sampled in such a way that point, line or image-wise signal sequences are produced which at least two images which have a different spectral sensitivity characteristic correspond to one another.
  • the signal can be processed further by frequently available television equipment, it is expedient if one uses a television scanning and displays at least one serial sequence delayed by at least one line time.
  • FIG. 1 schematically shows a first example arrangement for carrying out the method according to the invention
  • the object space 1 is imaged in an image plane 3 by means of an infrared lens 2.
  • the image plane 3 is repeatedly scanned line by line and image by television using the scanning device 4 and thus generates a signal sequence 5.
  • the signal sequence 5 corresponds to a conversion of the geometric image information into temporal information.
  • the temporal information 5 is directly and on the other hand directed via a delay arrangement 6 to a two-color television monitor 7.
  • a stationary picture template 1 is reproduced in such a way that the signal sequence 5, which is forwarded directly, is reproduced as an image that coincides with the picture of the signal sequence passed via the delay arrangement 6.
  • the two signal sequences are reproduced by two different signal sequences and the overlapping reproduction of the image therefore corresponds to the mixture of the two colored images for a still image.
  • FIGS. 2 and 3 parts analogous to FIG. 1 are provided with the same reference symbols.
  • a spectral image division 10 which has the effect that the beam which produces the image 3 is split up, so that the images 3 and 3 'correspond to different spectral ranges of the object radiation.
  • the images 3 and 3 'corresponding to the two different spectral ranges are converted into two signal sequences 5 and 5' by means of the scanning devices 4 and 4 'and one signal sequence 5 is fed directly to the color monitor 7 via the delay arrangement 6 and the other signal sequence 5'.
  • the image 8 'of a stationary object is obtained by splitting the spectral range by means of the spectral image part.
  • OMPI lung 10 changed in that spectrally different radiating objects are now reproduced in different colors even without movement. In addition, a moving object is highlighted with color fringes or different colors 9 '.
  • the signal sequence 5 is not only delayed in FIG. 3, but is also reproduced directly, and the signal sequences 5, 5 'and 5a are reproduced as three different colors on the color monitor 7.
  • the image therefore appears without movement in colors on two basic colors depending on the spectral emission characteristics of the object space, and three basic colors appear in colors as soon as movement occurs in the object space.
  • Fig. 4 shows the use of a detector arrangement 31 which reproduces a single pixel.
  • the image is scanned by means of a mirror arrangement 41 both horizontally and vertically.
  • FIG. 5 shows a detector arrangement 32, which consists of a number of individual elements, each with a corresponding switch 45, which correspond, for example, to the pixels per line.
  • the scanning arrangement 42 therefore only works vertically.
  • FIG. 6 shows a mosaic-like arrangement 33 of the detector elements and the entire scanning is carried out by electronic advancement.
  • FIG. 7 shows a large-area detector element 34, for example a pyricon, and scanning 44 is carried out by means of an electron beam.
  • a rotating filter wheel 104 serves as the spectral image splitter.
  • FIG. 8 shows an arrangement corresponding to FIG. 7, but with the spectral image splitter being replaced by a stripe filter 105.
  • FIG. 9 shows an arrangement similar to FIG. 7, but the spectral image splitter consists of a prism arrangement 106 as described, for example, in CH-PS (Swiss Patent Application No. 10615 / 79-8).

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Description

Verfahren zur Ueberwachung eines Obje traumes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ueberwachung eines Objektraumes.
Es ist bekannt, Objekträume mittels auf thermische Infrarot¬ strahlung empfindlichen Fernsehkameras zu. überwachen. Dazu wird ein Bild erzeugt, das den Temperaturdifferenzen und Emissionseigenschaften des Objektraumes entspricht. Ein der¬ artiges Bild ist im allgemeinen sehr kontrastarm und be¬ sitzt eine massige Schärfe. Kleine Veränderungen im über¬ wachten Objektraum werden daher von einem Beobachter des Bildes häufig übersehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, welches diese Nachteile nicht aufweist, das heisst bei dem auch geringfügige Veränderungen im überwach- ten Objektraum deutlich hervorgehoben werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genann¬ ten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man die ther¬ mische Infrarotstrahlung des Objektraumes mittels eines In- frarotobjektivs auf- mindestens einem infrarotempfindlichen Detektor abbildet und durch wiederholte Abtastung eine elek¬ trische Signalfolge bildet und weiter diese Signalfolge einerseits direkt in einer bestimmten Farbe und anderseits zeitlich verzögert in einer anderen Farbe auf einem mehrfar¬ bigen Fernsehmonitor als Abbild des Objektes-wiedergibt. Die Objekte des Objektraumes unterscheiden sich im allge¬ meinen nicht nur durch die verschiedenen Temperaturen son¬ dern auch durch die unterschiedlichen Emissionskoeffizien- ten ihrer Materialien. Es ist daher vorteilhaft, wenn man den Objektraum auf zwei verschiedenen eine voneinander un¬ terschiedliche spektrale Empfindlichkeitscharakteristik aufweisenden Detektoren, von denen mindestens einer in¬ frarotempfindlich ist, abbildet und diese Abbildungen zur Bildung zweier Signalfolgen wiederholt abtastet und weiter eine dieser Signalfolgen direkt in einer bestimmten und die andere zeitlich verzögert in einer anderen Farbe auf dem Fernsehmonitor wiedergibt.
Zur Hervorhebung sich bewegender Objekte mittels eines far¬ bigen Saumes ist es dabei zweckmässig, wenn man mindestens eine dieser Signalfolgen sowohl direkt in einer bestimmten Farbe als auch zeitlich verzögert auf dem Fernsehmonitor wiedergibt.
Es ist vorteilhaft, wenn man den Objektraum auf mindestens einen punkt-, Zeilen- oder bildweise arbeitenden Infrarot¬ detektor punkt-, zeilen- oder bildweise filtriert abbildet und so abtastet, dass punkt-, zeilen- oder bildweise Signal- folgen entstehen, die mindestens zwei eine voneinander un¬ terschiedliche spektrale Empfindlichkeitscharakteristik auf- weisenden Abbildungen entsprechen.
Damit das Signal durch häufig vorhandene fernsehmässige Ein- richtungen weiterverarbeitet werden kann, ist es zweckmäs¬ sig, wenn man eine fernsehmässige Abtastung verwendet, und mindestens eine Sigrialfolge um mindestens eine Zeilenzeit verzögert wiedergibt.
Damit ein ruhiges Bild entsteht, ist es vorteilhaft, wenn man ein Signal um mehrere Zeilenzeiten verzögert wieder- gibt.
Damit auch langsame Veränderungen im Objektraum deutlich hervorgehoben werden, ist es ferner zweckmässig, wenn man ein Signal um mehrere Halbbild- bzw. Bildzeiten verzögert wiedergibt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung bei¬ spielsweise erläutert. Es zeigt:
Fig.l schematisch eine erste beispielsweise Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,
» Fig.2 schematisch eine zweite beispielsweise Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig.3 schematisch eine dritte beispielsweise Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig.4 bis 9 verschiedene Kombinationen von infrarotempfindlichen Detektoranordnungen mit den zugeordneten Äbtastanord¬ nungen und möglichen Filter- und Bildteilerkombina- tionen.
Wie aus Fig.l ersichtlich, wird der Objektraum 1 mittels eines Infrarotobjektivs 2 in einer Bildebene 3 abgebildet. Die Bildebene 3 wird mittels der Abtastvorrichtung 4 zei- len- und bildweise fernsehmässig wiederholt abgetastet und erzeugt so eine Signalfolge 5. Die Signalfolge 5 entspricht einer Umwandlung der geometrischen Bildinformation in eine zeitliche Information.
Die zeitliche Information 5 wird einerseits direkt und an- derseits über eine Verzögerungsanordnung 6 auf einen zwei¬ farbig arbeitenden Fär fernsehmonitor 7 geleitet.
Eine ruhende Bildvorlage 1 wird dabei so wiedergegeben, dass sich die Signalfolge 5 die direkt weitergeleitet wird, als ein Bild wiedergegeben wird, das sich mit dem Bild der über die Verzδgerungsanordnung 6 geleiteten Signalfolge deckt. An sich werden aber die beiden Signalfolgen durch zwei verschiedene Signalfolgen wiedergegeben und die sich deckende Wiedergabe des Bildes entspricht daher für ein ruhendes Bild der Mischung der zwei farbigen Bilder.
Die Verhältnisse ändern sich, sobald ein Teil des Bildes sich*, bewegt, da dann die bewegten und die ruhenden Teile verschiedene Farben aufweisen, da die einerseits direkt und anderseits über die Verzögerungsanordnung-6 übertragene Sig¬ nalfolge 5 auf dem Farbmonitor 7 nicht mehr zur Deckung mit¬ einander gebracht werden und so als verschiedenfarbige Bil¬ der 8 und 9 erscheinen.
In den Fig. 2 und 3 sind zu Fig. 1 analoge Teile mit den gleichen Ueberweisungszeichen versehen.
Zusätzlich ist jedoch eine spektral« Bildteilung 10 vorge- sehen, die bewirkt, dass das Strahlenbündel das die Abbil¬ dung 3 erzeugt, aufgespalten wird, so dass die Abbildungen 3 und 3' verschiedenen Spektralbereichen der Objektstrah¬ lung entsprechen.
Die beiden verschiedenen Spektralbereichen entsprechenden Abbildungen 3 und 3' werden mittels der Abtastvorrichtungen 4 und 4' in zwei Signalfolgen 5 und 5' umgewandelt und die eine Signalfolge 5 über die Verzδgerungsanordnung 6 und die andere Signalfolge 5' direkt dem Farbmonitor 7 zugeleitet. Das Bild 8' eines ruhenden Objektes wird durch die Aufspal¬ tung des Spektralbereiches mittels der spektralen Bildtei-
OMPI lung 10 verändert, indem nun spektral verschieden strahlen¬ de Objekte auch ohne Bewegung verschiedenfarbig wiedergege¬ ben werden. Zudem wird ein bewegtes Objekt mit Farbsäumen oder verschiedenfarbig 9' verdeutlicht hervorgehoben.
In Fig.3 wird im Gegensatz zu Fig. 2 die Signalfolge 5 nicht nur verzögert, sondern auch direkt wiedergegeben, und es werden die Signalfolgen 5, 5' und 5a als drei verschiede¬ ne Farben auf dem Farbmonitor 7 wiedergegeben. Das Bild er- scheint daher ohne Bewegung in Farben die an zwei Grundfar¬ ben je nach der spektralen Emissionscharakteristik des Ob¬ jektraumes, und es erscheint in Farben drei Grundfarben be¬ stehen, sobald Bewegung im Objektraum auftritt.
Fig. 4 zeigt die Verwendung einer Detektoranordnung 31, die einen einzelnen Bildpunkt wiedergibt. Die Bildabtastung er¬ folgt dabei mittels einer Spiegelanordnung 41 sowohl hori¬ zontal als auch vertikal.
Fig.5 zeigt eine Detektoranordnung 32, die aus einer Anzahl Einzelelemente besteht je mit entsprechendem Schalter 45, die beispielsweise der Bildpunkte pro Zeile entsprechen. Die Abtastanordnung 42 arbeitet daher nur noch vertikal.
Fig.6 zeigt eine mosaikartige Anordnung 33 der Detektorele¬ mente und die gesamte Abtastung erfolgt durch elektronische Fortschaltung.
Fig.7 zeigt ein grossflächiges Detektorelement 34 beispiels- weise ein Pyrikon, und die Abtastung 44 erfolgt mittels eines Elektronenstrahls. Als Spektralbildteiler dient ein rotierendes Filterrad 104.
Fig.8 zeigt eine Anordnung entsprechend Fig.7, wobei aber der Spektralbildteiler durch ein Streifenfilter 105 ersetzt ist. Fig.9 zeigt eine Anordnung ähnlich Fig. 7, wobei aber der Spektralbildteiler aus einer Prismaanordnung 106 wie sie zum Beispiel in der CH-PS (Schweizer Patentgesuch Nr. 10615/79-8) beschrieben ist, besteht.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ueberwachung eines Objektraumes, dadurch gekennzeichnet, dass man die thermische Infrarotstrah¬ lung des Objektraumes mittels eines. Infrarot-Objektivs auf mindestens -einem infrarotempfindlichen Detektor ab¬ bildet und durch wiederholte Abtastung eine elektri¬ sche Signalfolge bildet und weiter diese Signalfolge einerseits direkt in einer bestimmten Farbe und ander- seits zeitlich verzögert in einer anderen Farbe auf einem mehrfarbigen Fernsehmonitor als Abbild des Objek¬ tes wiedergibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dass man den Objektraum auf zwei verschiedenen eine voneinander unterschiedliche spektrale Empfindlichkeitscharakteristik aufweisenden Detektoren, von denen mindestens einer infrarotempfind¬ lich ist, abbildet und diese Abbildungen zur Bildung zweier Signalfolgen wiederholt abtastet und weiter eine dieser Signalfolgen direkt in einer bestimmten und die andere zeitlich verzögert in einer anderen Farbe auf dem Fernsehmonitor wiedergibt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens eine dieser Signalfolgen sowohl di-
.„ Q-..F rekt in einer bestimmten Farbe als auch zeitlich ver¬ zögert auf dem Fernsehmonitσr wiedergibt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Objektraum auf mindestens einen punkt-, zeilen- oder bildweise arbeitenden Infrarotdetektor punkt-, Zei¬ len- oder bildweise filtriert abbildet und so abtastet, dass punkt-, zeilen- oder bildweise Signalfolgen ent¬ stehen, die mindestens zwei eine voneinander unter- schiedliche spektrale Empfindlichkeitscharakteristik aufweisenden Abbildungen entsprechen. t
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass man eine fernsehmässige Abtastung verwendet, und mindestens eine Signalfolge um minde¬ stens eine Zeilenzeit verzögert wiedergibt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass man ein Signal um mehrere Zeilen- ' Zeiten verzögert wiedergibt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass man ein Signal um mehrere Halbbild¬ bzw. Bildzeichen verzögert wiedergibt.
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