CH629601A5 - Korrelations-objektverfolger. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Korrelations-Objektverfolger sen ™ zweiten Speicher auswählen, um diesen z.B. nach dem bestehend aus einem Bildsensor mit beschränktem Blickfeld, 40 Zufallsverfahren oder entsprechend einer zuvor festgelegten welcher dieses Blickfeld zyklisch abtastet und ein das Blickfeld Auswahlregel derart aufzudatieren dass der zweite Speicher bei

' darstellendes Videosignal liefert, einem Video-Korrelator mit jedem Abtast^klus nur partiell, und zwar an Speicherplätzen zwei adressierbaren Speichern, von denen der eine die Aufgabe aufdatiert wird, die über die gesamte Speicherflache verteilt hat, innerhalb eines jeden Abtastzyklusses einen Ausschnitt des s

Blickfeldes in digitaler Form zu speichern, während der zweite 45 , , _ . ,

Speicher mit dem Inhalt des ersten Speichers aufdatiert wird, Ku™ Beschreibung der Zeichnung wobei der Video-Korrelator so ausgelegt ist, dass er, nachdem „ . ®ie Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefugten der Bildsensor einmal so ausgerichtet wurde, dass der Blickfeld- Zeichnungen beispielsweise beschneben, m denen Fig. 1 als ausschnitt ein Objekt umschliesst, ein die Ausrichtung des Bild- Blockdiagramm schemaösch den Aufbau eines Korrelationssensors gegenüber dem Objekt steuerndes Fehlersignal erzeugt, 50 Verfo gers, Fig 2 als Blockdiagramm den Aufbau eines Video-und das Fehlersignal einer Verschiebung des Ausschnittes im Konelators und Fig. 3 als Blockdiagramm den Informations-ersten Speicher gegenüber dem Ausschnitt im zweiten Speicher eun Aufdatieren zeigen.

bei maximaler Korrelation zwischen den Speicherinhalten ent- Weg zur Ausführung der Erfindung

SPI1Das zu verfolgende Objekt kann militärischer Art sein, z.B. 55 ,nr dne" Bildsen"

ein Panzerwagen, der von einem den Korrelations-Objektver- R]j. n° ~ a™era> er.en

? ' , ^ , 1. y-, ir 1 Blickfeld räumlich beschrankt ist. Der Sensor 1, derauf einer folger tragenden Geschoss gesoffen werden soll. Der Korrela- und höhenmässi justierbaren Plattform 2 steht, ist tions-Objektverfolger kann aber auch bei Video-Aufeeichnun- ebildet; dasserdasB1ickfeld zyklisch abtastet und ein gen zu verfolgender Objekte angewendet werden^z.B. e|n®s m 6() den Bildgehalt innerhalb des Blickfeldes in elektrischer Form einem Autorennen eingesetzten Rennwagens im Verlaufe der darsteUendes Videosignal liefert. Das Videosignal wird über ei-automatischen Steuerung der Bewegungen einer Fernsehkame- nen ^ dem Sensor 1 verbundenen Video-Korrelator 3 zu eira er eines 1 sensors. nem Monitor 4 weitergegeben, auf dessen Schirm 5 das Blick-Stand der Technik feld des Sensors abgebildet wird. Dem Videosignal wird im Vi-

Durch Korrelation kann man entsprechend vorgegebener 65 deo-Korrelator 3 eine Maske überlagert, deren Position auf

Auswerteregeln ein Mass dafür gewinnen, wie gut sich die Spei- dem Monitorschirm als Fenster 6 erscheint, welches sich von cherinhalte bei unterschiedlichen Relativverschiebungen einer Bedienungsperson mit einem Steuerhebel 7 in eine belie-

decken. bige Position auf den Schirm 5 bringen lässt. Auch lässt sich mit

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Hilfe des Steuerhebels 7 die Grösse des Fensters 6 verändern, pellinien gezeichneten Pfeile den Informationsfluss wiederum die Fenstergrösse so zu wählen, dass das Bild 9 eines Objek- geben.

tes 8 auf dem Schirm 5 genau in das Fenster hineinpasst. Auf Fig. 3 zeigt vor allem, wie der Realzeitspeicher 12 und der diese Weise lassen sich Störungen aus der Umgebung des Ob- Bezugsbildspeicher 14 adressiert werden und wie der Speicher jektes auf ein Minimum bringen, d.h. unerhebliche Hinter- 514 aufdatiert wird. Ein Adressenzähler 18 dient dazu, Teilele-

grundskontraste abschirmen. Mit dem Steuerhebel 7 kann die mente der Speicher 12 und 14 nacheinander über die Adressen-

Bedienungsperson den Sensor 1 auf das Objekt 8 richten und korrekturkreise 19 bzw. 20 so zu adressieren, dass diese Teilele-dafür sorgen, dass der Korrelationsverfolger sich an dem Objekt mente durchgelassen werden bis alle Teilelemente abgedeckt festsetzt. Beim Betätigen des Steuerhebels 7 werden Richt-Si- worden sind. Die Adressenkorrekturkreise 19,20 werden in gnale erzeugt und über den Video-Korrelator 3 zu einem elek- 10 Abhängigkeit von der Relativverschiebung zwischen den mit tronischen Plattformsystem 10 übertragen, in welchem die höchstem Wertungsfaktor belegten Inhalten der Speicher 12

Richt-Signale umgesetzt werden, welche die Plattform 2 und und 14 entsprechend vorstehender Beschreibung mit dem Kor-

damit auch den Sensor 1 sowohl seitlich als auch höhenmässig relations-Speicher 17 gesteuert. Die Amplitudenwerte der bei ausrichten. Nach dem Festsetzen des Sensors 1 verfolgt dieser diesem Verfahren in dem entsprechenden Speicher adressierten die Bewegungen des Objektes 8, und es wird vom Videosignal 15 Teilelemente werden in einen Amplitudenlogikkreis 21 oder des Sensors 1 mit Hilfe eines in Verbindung mit Fig. 2 noch zu einem Ausgleichskreis eingelesen, in dem die Amplitudenwerte besprechenden Korrelationsverfahrens ein Fehlersignal abge- an entsprechenden Speicherplätzen miteinander kombiniert nommen, das im elektronischen Plattformsystem 10 in Steuersi- werden, um entsprechend einem für jede Kombination von Am-

gnale umgewandelt wird, mit denen der Sensor, wie zuvor mit plitudenwerten geltenden Kriterium festzulegen, mit welchem dem Steuerhebel 7 beschrieben, ausgerichtet wird. 20 Amplitudenwert der adressierte Speicherplatz im Bezugsbild-

In der Fig. 2 kennzeichnen die mit Doppellinien gezeichne- Speicher 14 aufzudatieren ist. Ein solches Kriterium kann bei-ten Pfeile den Bildinformationsfluss. Dieser Informationsfluss spielsweise sein, dass bei schnellen oder grossen Kontraständeaus einem in Fig. 2 nicht dargestellten Bildsensor der zuvor rangen, d.h. bei grossen Amplitudendifferenzen zwischen den beschriebenen Art erreicht einen A/D-Wandler 11, der ein vom Inhalten der adressierten Teilelemente ein Mittelwert gebildet Bildsensor kommendes analoges Videosignal, dessen Amplitu- 25 wird, mit welchem das Teilelement im Bezugsbildspeicher auf-de dem Kontrast an jedem Punkt des Sensor-Blickfeldes ent- datiert wird. Dies ist ein Äquivalent einer gewissen Filterung, spricht, in ein Digitalsignal umsetzt, welches in binärer Form die welche verhindert, dass irgendein plötzlich im Blickfeld erschei-gleichen Daten wie das Videosignal enthält. Ein dem Ausschnitt nendes Bildelement verfolgt wird. Falls die Amplitudenwerte an des Sensor-Blickfeldes entsprechender Teil des Digitalsignals zwei entsprechenden Speicherplätzen gleich gross sind, erfolgt wird während eines jeden Absatzzyklusses in einen Speicher 12 30 verständlicherweise die Aufdatierung mit diesen Werten, d.h. eingelesen, der nachfolgend Realzeitspeicher genannt werden der Inhalt des Teilelementes im Bezugsbildspeicher bleibt un-soll. Der Grund für die Bezeichnung «Realzeitspeicher» beruht verändert.

darauf, dass die dort gespeicherte Information in Real- oder Es soll nun das Aufdatieren nach dem Zufallsverfahren oder

Echtzeit dem Bildgehalt im abgetasteten Ausschnitt entspricht. nach einer zuvor festgelegten Auswahlregel so erfolgen, dass

Vom Realzeitspeicher 12 verläuft der Bildinformationsfluss ei- 35 während eines jeden Abtastzyklusses der Speicher nur teilweise nerseits über einen Aufdatier-Torkreis 13 zum vorerwähnten und zwar an Speicherplätzen aufdatiert wird, die über die Spei-

Bezugsbildspeicher 14 und andererseits zu einem Korrelations- cherfläche verteilt sind. Dies geschieht dadurch, dass der gemäss rechner 15, der ausserdem eine Bildinformation vom Bezugs- dem zuvor festgelegten Kriterium festgelegte Amplitudenwert bildspeicher 14 empfängt und an dem Ausgang des letzteren dem adressierten Teilelement des Bezugsbildspeichers 14 über angeschlossen ist. Die Bezeichnung: «Bezugsbildspeicher» weist 40 einen Torkreis 22 zugeführt wird, der von einem Zufalls- oder darauf hin, dass dieser Speicher 14 die Bezugswerte für das Primzahl-Generator 23 gesteuert wird. Die Primzahlerzeugung

Korrelationsverfahren liefert. Der Fluss der Bildinformation sorgt dafür, dass sich der Torkreis 22 nur für jedes p-te vom wird mit einer Steuerungs-Logik 16 in Abhängigkeit vom Er- Adressenzähler 18 adressierte Teilelement öffnet, wobei p eine gebnis der Korrelationsmessung vorgenommen, wie dies nach- Primzahl ist, deren Grösse im Hinblick auf die erforderliche folgend noch zu beschreiben ist. 45 Aufdatiergeschwindigkeit ausgewählt ist.

Wie schon zuvor erwähnt, lässt sich der Bildsensor mit dem Wenn p gleich 1 wäre, würde der gesamte Bezugsbildspei-Steuerhebel 7 auf das Objekt 8 richten. Sobald dies geschehen eher 14 während eines einzigen Abtastzyklusses wie zuvor be-ist, wird der Inhalt des Realzeitspeichers 12 während eines Ab- schrieben aufdatiert. Daher ist die Primzahl mindestens gleich 3. tastzyklusses in dem Bezugsbildspeicher 14 kopiert. Im Laufe Werden Zufallszahlen, d.h. willkürliche Zahlen erzeugt, wird eines jeden Abtastzyklusses, d.h. wenn jedes Bild in den Real- so der Torkreis 22 einmal geöffnet, nachdem der Adressenzähler zeitspeicher 12 eingelesen worden ist, werden die Inhalte der 17 s Teilelemente vorwärts gezählt hat, wobei dann s eine Zu-zwei Speicher im Korrelationsrechner 15 verglichen, wobei die- fallszahl ist, die beispielsweise einer Tafel von willkürlich verse Inhalte in unterschiedlichen Relativlagen zueinander liegen. teilten Zahlen entnommen wird. Jedesmal, wenn der Torkreis Der Vergleich kann nach einem bekannten Korrelationsverfah- 22 öffnet, erfolgt die Zufuhr einer neuen willkürlichen Zahl, ren mit Wertungsfaktoren erfolgen, die für jede Relativlage der 55 Auf diese Weise ändert sich die Aufdatiergeschwindigkeit we-Bildinformation in den zwei Speichern 12,14 errechnet werden, gen der Auswahl unterschiedlicher Mittelwerte für die Tabelle Die Relativlage, in der der höchste Wertungsfaktor, d.h. die von Zufallszahlen.

maximale Korrelation auftritt, wird in einem Speicher 17 ge- Auf diese Weise ist das Aufdatieren weder bezogen auf das speichert. Je nach der Relativlage, in der eine maximale Korre- Ergebnis der Korrelation noch wird es periodisch durchgeführt,

lation erhalten wird, steuert die Steuerungs-Logik 16 den Bild- «o so dass mit grösster Wahrscheinlichkeit der Bezugsbildspeicher informationsfluss, d.h. die Korrelationsberechnung und die nicht störende Bildelemente und beispielsweise plötzlich im

Aufdatierung des Bezugsbildspeichers 14. Die Steuerungs-Lo- Blickfeld des Sensors auftretende Bildelemente empfängt. Dies gik 16 hat auch die Aufgabe, in Abhängigkeit von Signalen des führt dazu, dass ein Korrelations-Objektverfolger, bei dem das

Steuerhebels 7 die Ausrichtung des Fensters 6 vorzunehmen Auf datieren des Bezugsbildspeichers in der vorbeschriebenen und dem elektronischen Plattformsystem 10 die Fehlersignale « Weise erfolgt, nur schwer zu stören ist und dass man ein Objekt zuzuführen. mit sehr grosser Genauigkeit verfolgen kann.

Das Aufdatieren des Bezugsbildspeichers 14 wird nun in Es ist offensichtlich, dass sich die Ausführungsbeispiele auf

Verbindung mit Fig. 3 erläutert, in der wie zuvor die mit Dop- vielfältige Weise innerhalb des Rahmens der vorliegenden Er-

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findung modifizieren lassen. So ist es beispielsweise möglich, die Videosignale einer Radarstation für das Verfolgen eines Objektes zu verwenden. Des weiteren kann das Aufdatieren auch nach irgend einem anderen vom vorbeschriebenen Auswahlverfahren abweichenden Verfahren vorgenommen werden, beispielsweise mittels eines festen Schemas, welches sukzessiv über die Fläche des Speichers bewegt wird.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

629 601 2 PATENTANSPRÜCHE Für die Korrelation und damit auch für das Verfolgungsver-

1. Korrelations-Objektverfolger, bestehend aus einem Bild- fahren ist wesentlich, wie der nachfolgend als «Bezugsbildspei-sensor mit beschränktem Blickfeld, welcher dieses Blickfeld zy- eher» bezeichnete zweite Speicher aufdatiert wird. Bei bekann-klisch abtastet und ein das Blickfeld darstellendes Videosignal ten Korrelations-Objektverfolgern (siehe z.B. US PS

liefert, einem Video-Korrelator (3) mit zwei adressierbaren 5 3 828 122) erfolgt das Aufdatieren im Laufe eines einzigen Abspeichern (12,14), von denen der eine (12) die Aufgabe hat, tastzyklusses, und zwar wird das Aufdatieren entweder perio-innerhalb eines jeden Abtastzyklusses einen Ausschnitt des disch nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen wiederholt Blickfeldes in digitaler Form zu speichern, während der zweite oder aber, wenn die maximale Korrelation unter einen zuvor Speicher (14) mit dem Inhalt des ersten Speichers (12) aufda- ausgewählten Wert absinkt. Falls ein für das Verfolgungsverfah-tiert wird, wobei der Video-Korrelator (3) so ausgelegt ist, dass io ren unerhebliches Bildelement momentan im Blickfeldauser, nachdem der Bildsensor einmal so ausgerichtet wurde, dass schnitt erscheint, bringt das ersterwähnte Aufdatieren die Ge-der Blickfeldausschnitt ein Objekt umschliesst, ein die Ausrich- fahr mit sich, dass der Bezugsbildspeicher exakt dann aufdatiert tung des Bildsensors gegenüber dem Objekt steuerndes Fehler- wird, wenn dieses Bildelement erscheint, wodurch das Verfol-signal erzeugt, und das Fehlersignal einer Verschiebung des gungsverfahren unterbrochen werden kann. Bei der anderen Ausschnittes im ersten Speicher gegenüber dem Ausschnitt im 15 Aufdatieralternative kann das Erscheinen des Bildelementes ei-zweiten Speicher bei maximaler Korrelation zwischen den Spei- ne Aufdatierung des Bezugsbildspeichers auslösen. Dies führt cherinhalten entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass der Vi- dann in der Praxis zur Verfolgung des unerheblichen Bildele-deo-Korrelator (3) mit Mitteln (21,22) versehen ist, die zum mentes.

Aufdatieren des zweiten Speichers (14) Speicherplatzadressen Die US-PS 3 416 752 beschreibt ein Führungs- oder Verfol-für den letzteren so auswählen, dass der zweite Speicher (14) bei 20 gungssystem mit Mitteln zur Korrelation zwischen einem in ei-jedem Abtastzyklus nur teilweise und an Speicherplätzen aufda- nem Bezugsspeicher gespeicherten und einem laufenden Bild-

tiert wird, die über die Speicherfläche verteilt sind. muster. Ein die Differenz zwischen den beiden Bildmustern und

2. Korrelations-Objektverfolger nach Anspruch 1, dadurch damit die Korrelation anzeigendes Signal wird zur Änderung gekennzeichnet, dass der Video-Korrelator (3) so ausgebildet des Bildfeldes eines optischen Systems und zur Umschaltung ist, dass er die Adressen der Speicherplätze für das Aufdatieren 25 von Objektivlinsen erzeugt. Bei einer bestimmten Korrelations-so auswählt, dass von in einer bestimmten Folge erzeugten abweichung zwischen den beiden Bildmustern wird der Bezugs-Adressen jede p-te ausgewählt wird, wobei je eine Primzahl ist. Speicher vollständig aufdatiert.

3. Korrelations-Objektverfolger nach Anspruch 1, dadurch Die US-PS 3 955 046 beschreibt ein Gerät zur automati-gekennzeichnet, dass derVideo-Korrelator (3) so ausgebildet sehen Verfolgung eines Objekts und enthält Korrelationsmittel ist, dass er beim Aufdatieren eines ausgewählten Speicherplat- 30 sowie eine Bezugsspeicherung zur Speicherung eines Bezugs-zes im zweiten Speicher (14) auf den entsprechenden Speicher- bildmusters. Der Inhalt der Bezugsspeicher wird in Zeitpunkten plätzen des ersten und zweiten Speichers (12,14) deren Spei- einer vorbestimmten Abweichung des Bezugsbildmusters von cherinhalte erfasst und miteinander kombiniert, um nach einem einem laufenden Bildmuster vollständig aufdatiert.

für alle Kombinationen von Inhalten entsprechenden Kriterium Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Aufdatieren zu bestimmen, welcher Wert in den ausgewählten Speicherplatz 35 des Bezugsbildspeichers so vorzunehmen, dass die vorerwähn-

des zweiten Speichers (14) aufzudatieren ist. ten Nachteile nicht auftreten können. Dies geschieht erfin-

dungsgemäss dadurch, dass der Video-Korrelator mit Mitteln versehen ist, die bei jedem Abtastzyklus Speicherplatz-Adres-