DE1798311C1

DE1798311C1 - Verfahren zur Regelung der Abtastgeschwindigkeit bei IR-Line-Scan-Geraeten

Info

Publication number: DE1798311C1
Application number: DE19681798311
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl-Ing Abel; Siebecker Hans Dipl-Ing Dr
Original assignee: Eltro GmbH and Co
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1968-09-24
Filing date: 1968-09-24
Publication date: 1978-02-09

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Abtastgeschwindigkeit bei Line-Scan-Geräten, insbesondere ein Verfahren zur Anpassung der Abtastgeschwindigkeit an die Übergrundgeschwindigkeit.

Bekannt sind IR-Line-Scan-Geräte, die in Flugzeugen oder Aufklärungsraketen eingesetzt werden und beim Überfliegen den Erdboden in Streifen bestimmter Breite senkrecht zur Flugrichtung abtasten. Es handelt sich hierbei um Einzeldetektorgeräte, deren geometrische Winkelauflösung durch die IR-Optik und die Zellengröße gegeben ist. Die Breite des abgetasteten Geländestreifens ist daher abhängig von der Flughöhe. Bei diesen Geräten steht die IR-Optik fest; die Abtastung geschieht mit Hilfe eines rotierenden Umlenkspiegelsystems. Bei höheren Fluggeschwindigkeiten werden mehrere Detektoren in einer Reihe hintereinander angeordnet und mit einer Umdrehung des Spiegelsystems mehrere unmittelbar aneinander grenzende Streifen gleichzeitig abgetastet.

Um eine kontinuierliche Abtastung ohne Überschneidung und ohne Auslassung von Geländestreifen zu erzielen, muß die Rotationsgeschwindigkeit des Abtastspiegelsystems dem momentanen Verhältnis Geschwindigkeit/Höhe (V/H) angepaßt werden. Dies ist vor allem notwendig bei Geräten mit einer Detektorreihenanordnung. Zu diesem Zweck werden üblicherweise die Fluggeschwindigkeit und die Flughöhe ermittelt, hieraus das Verhältnis V/H errechnet und danach die Abtastgeschwindigkeit eingestellt. Das Verfahren ist umständlich und erfordert einen ziemlich Aufwand an Bauteilen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem nur eine Regelgröße zur Steuerung der Abtastgeschwindigkeit herangezogen werden muß. Die Informationsquelle, die sich zu diesem Zweck anbietet, ist die Bildinformation des abgetasteten Wärmebildes selbst. Das Verfahren läßt sich nur bei Geräten mit Mehr-Detektor-Anordnung anwenden.

Die genannte Erfindungsaufgabe wird dadurch gelöst, daß das gesamte Gelände oder Teile des Geländes mit "> verschiedenen Detektoren doppelt abgetastet werden und die zur Regelung der Abtastgeschwindigkeit erforderliche Regelspannung aus einem Vergleich der mit verschiedenen Detektoren in den beiden Abtastperioden aufgenommenen Signale gewonnen wird. -t) Die Funktionsweise der automatischen Ableitung der Regelgröße aus dem abgetasteten Wärmebild ist in Fig. 1 am Beispiel einer Reihenanordnung von 10 Detektoren gezeigt. Die Detektoren sind in ihrer n-ten Stellung mit 1 bis 10, in ihrer (n+ l)-ten Stellung mit 1,, -■> bis lOj bezeichnet. Der Pfeil 11 soll die Flugrichtung, der Pfeil 12 die Richtung der Abtastbewegung anzeigen. 13 ist ein heißer Punkt im Gelände. Bei der Abtastung wird der pro Abtastung erfaßte Geiändestreifen in 10 gleich breite Einzelstreifen zerlegt. Im einfachsten Fall wird i» man die Abtastgeschwindigkeit bei vorgegebenem V/H-Verhältnis so wählen, daß das gesamte Gelände doppelt abgetastet wird; das geschieht nach F i g. 1 dadurch, daß der Geländestreifen, der bei der n-ten Abtastung durch die Detektoren 1 bis 5 erfaßt wird, bei Γι der (n+ l)-ten Abtastung von den Detektoren 6_d bis 10,, überstrichen wird. Der heiße Punkt 13, welcher bei der n-ten Abtastung durch Detektor 2 erfaßt wird (Fig. 1), erscheint bei vollkommen angepaßter Abtastgeschwindigkeit bei der (n+\)-ten Abtastung auf dem Detektor H₁ 7 α (vgl. F ig. 2a).

Ist die Abtastgeschwindigkeit bei vorgegebenem V-zu Η-Verhältnis zu groß, so erscheint das Signal bei der (n+l)-ten Abtastung auf dem Detektor mit niedrigerer Nummer 6a (F i g. 2b). Bei zu kleiner Abtastgeschwin- »"> digkeit verschiebt sich das Signal zu Detektoren mit höheren Nummern 8a (F i g. 2c).

Diese Eigenschaften des Systems lassen sich zur Ableitung einer Regelspannung für die Einstellung der exakten Abtastgeschwindigkeit ausnutzen. in Das gleiche Verfahren läßt sich auch für einen Wärmekontrastsprung im Gelände anwenden (z. B. Übergang Erdboden - Wasser). Für die Gewinnung der Regelspannung werden zweckmäßigerweise nur solche Flächen oder Punktziele ausgenutzt, die einen großen ι) Wärmekontrast zur Umgebung besitzen, d.h., das System orientiert sich nur an sehr heißen Punkten oder großen Kontrastsprüngen. Das kann z. B. elektronisch durch Amplitudenbegrenzung der Videosignale erreicht werden.

w) Für große Abtastwinkel treten bei Mehrzellengeräten am Bildrande Verzerrungen auf, die eine Auswertung der Wärmesignale für die Gewinnung der Regelgröße erschweren. Deshalb wird nach dem beschriebenen Verfahren nur ein kleiner Winkelbereich in der Umgebung des Lotes zum Erdboden zur Gewinnung der Regelsignale ausgenutzt. Wenn man auf eine schnelle und genauere Regelung der Abtastgeschwindigkeit verzichten kann, dann besteht auch die

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Möglichkeit, nur einen Teil des Geländes doppelt einfachere Verlahren den Vorteil, daß weniger als die

abzutasten und sich an den darin befindlichen Hälfte der Zellen für die Gewinnung des Regelsignals

kontrastreichen Zielen zu orientieren. Während in dem notwendig sind und damit Detektoren für die eigentli-

oben beschriebenen Beispiel die Hälfte der Zellenreihe ehe Bildaufzeichnung frei werden,

zur Gewinnung der Regelsignale benutzt wird, hat das '

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Anpassung der Abtastgeschwindigkeit eines IR-Line-Scan-Gerätes mit mehreren in Reihe angeordneten Detektoren an das Verhältnis Geschwindigkeit/Höhe des Träger-Flugkörpers bzw. -Flugzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Gelände oder Teile des Geländes mit verschiedenen Detektoren doppelt abgetastet werden und die zur Regelung der Abtastgeschwindigkeit erforderliche Regelspannung aus einem Vergleich der mit verschiedenen Detektoren in den beiden Abtastperioden aufgenommenen Signale gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Detektoren nur für die Gewinnung des Regelsignals und die übrigen Detektoren sowohl für die Darstellung der Wärmebilder als auch für den Signalvergleich zur Gewinnung der Regelspannung verwendet werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur die in der nächsten Umgebung des lotrecht liegenden Teils des Abtastwinkels gewonnenen Abtastsignale zur Gewinnung der Regelsignale ausgenutzt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei bestimmter Winkelstellung des Abtastspiegels die Videosignale der einzelnen Detektoren, die zur Bildaufzeichnung verwendet werden, gespeichert und bei dem nächsten Abtastvorgang mit den entsprechenden Signalen der Detektoren für die Regelspannungsgewinnung verglichen werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch Amplitudenselektion nur sehr heiße Ziele zum Vergleich herangezogen werden.