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Verfahren zur Erzeugung und Wiedergabe thermografischer Bilder
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Zusatz zu den Patenten Nr (Anm. P 25 18 937.1) und Nr (Anm. P 25
32 326.6) Die Hauptanmeldung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung und Wiedergabe
thermografischer Bilder, insbesondere von Bildern von Gegenständen mit stark voneinander
abweichenden Temperaturen, sowie ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens. Mit
der Zusatzanmeldung P 25 32 326.6 wurde das Verfahren insofern erweitert, als ein
Ubereinanderschieben beider Raster (Grob-Fein) in einfacher Weise möglich wird.
Bei dem Verfahren werden mehrere Raster verschiedener Feinheit so übereinander geschoben,
daß das gröbere Raster Gegenstände größerer Ausdehnung, aber kleinerer Temperatur-Differenz,
das feinere Raster Gegenstände geringerer räumlicher Ausdehnung, aber großer Temperatur-Differenz
anzeigt.
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Das den Gegenstand der Hauptanmeldung bildende Verfahren hat sich
unter normalen Verhältnissen bewährt. Es kann jedoch vorkommen, daß während des
Betriebes eines oder sogar mehrere der Empfangs-Elemente ausfallen. In einem solchen
Fall wird ein Bild geschrieben, das für den Betrachter unvollständig und damit unbrauchbar
ist. Dazu kommt, daß die mit den beschriebenen Verfahren erreichbare Bildzahl pro
Sekunde zur Wiedergabe eines flimmerfreien Bildes bei optimaler Frequenz nicht ausreicht.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, das Verfahren
der Hauptanmeldung so auszugestalten, daß auch bei Ausfall eines Empfangs-Elements
oder selbst mehrerer Empfangs-Elemente noch ein brauchbares Bild gesichert ist.
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Nach der Erfindung werden die aufgenommenen Rasterpunkte so verteilt,
daß bei jeder Aufnahme eines Gesamtbildes, z.B.
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jeder Umdrehung eines als Abtast-Element benutzten Polygonal-Prismas,
das Bild mindestens in einem Raster zweimal gechrieben wird.
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Fällt bei einem solchen Verfahren ein Empfangs-Element aus,> so
bleibt der von diesem Element zu schreibende Punkt immer noch erhalten, weil er
von dem dazugehörigen, zweiten Element geschrieben wird. Man erhält demnach auch
bei einem Ausfall von einzelnen Aufnahme-Elementen trotzdem ein geschlossenes Bild
von großer Struktur-Feinheit.
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Im allgemeinen genügt es, wenn die Verdoppelung der Aufnahme eines
Punktes auf das Grobraster beschränkt wird. Mit dem groben Raster werden die "ionen
von geringer Temperaturdifferenz (Gegenstände und Landschaften) wiedergegeben, die
im Bild die großen Flächen darstellen. Mit dem Feinraster dagegen fast nur kleinflächige
,Zonen im Bild WédeekX ued-durch diese die hohen Temperatur-Differenzen als Hot-Spot-Punkte
wiedergegeben. Das bedeutet, daß an die Bildfolge im Feinraster nicht so hohe Anforderungen
gestellt werden wie im Grobraster. Der Ausfall eines Empfangs-Elements fällt daher
im Feinraster kaum ins Gewicht.
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Wird das Verfahren so ausgebildet, daß auch das Feinraster bei jeder
Vollabtastung zweimal geschrieben wird, so erhält man zusätzlich zur Ausschaltung
der Nachteile bei Ausfall eines Feinraster-Elements eine Erhöhung der Flimmerfreiheit,
insbesondere wenn das Gerät mit hoher Frequenz betrieben wird.
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Die Flimmerfreiheit kann weiterhin verbessert werden, wenn das Verfahren
so aufgebaut wird, daß die Abtastung abwechselnd im oberen und im unteren Teil des
Bildes erfolgt.
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Eine unangenehme Begleiterscheinung der bisher beschriebenen Verfahren
sind die für die Erzeugung eines flimmerfreien Bildes erforderlichen hohen 2requenzen,
die bei der Verwendung von Polygonal-Prismen als Abtast-Elemente nur durch hohe
Drehzahlen und bei Verwendung von hin und her schwenkens den Abtast-Spiegeln kaum
zu verwirklichen sind.
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Eine wesentliche Verbesserung bringt in diesem Fall, nach einem weiteren
Gedanken der Erfindung, das Schreiben mehrerer, unmittelbar aufeinander folgender
Zeilen bei jeder einzelnen Abtast-Bewegung, wenn man die mehrere Feinraster-Zeilen
umfassenden Teilbänder abwechselnd als Grobraster und als Feinraster schreibt und
den Zeilensprung so wählt, daß er ein Drittel der insgesamt geachriebenen Bandhöhe
beträgt. wird in einem solchen Fall das e"einrasterband nur einmal geschrieben,
während das Grobrasterband zweimal geschrieben werden soll, so werden die bei einem
Abtastvorgang zu schreibenden bänder so angeordnet, daß das Feinrasterband oben
und unten (bei horizontaler Abtastbewegung) von einem Grobrasterband begrenzt wird.
Beträgt der Zeilen-Versatz 1/3 der gesamten Bandhöhe, so wird beim zweiten Abtastvorgang
das vorher mit Feinraster beschriebene Band mit dem Grobraster überschrieben und
das darunter liegende, vorher als Grobraster geschriebene Band mit einem Veinraster
überschrieben, während das untere Grobrasterband neu geschrie ben wird. Nach einem
weiteren Zeilenversatz wird das vorher mit einem Feinraster überzogene Grobrasterband
noch einmal mit einem Grobraster überschrieben, das beim vorhergehenden Abtastvorgang
neu geschriebene Grobrasterband mit einem Yeinraster überzogen und ein weiteres
Grobrasterband neu geschrieben und so weiter. Man kann auf diese Weise die Zahl
der Frequenzen erheblich herabsetzen und trotzdem eine fast vollkommene Flimmerfreiheit
erreichen.
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Eine weitere Möglichkeit zur Erhöhung der Flimmerfreiheit besteht
nach einem anderen Gedanken der Erfindung darin, daß die mehrere Feinraster-Zeilen
umfassenden Teilbänder gleichzeitig mit Grobraster und mit Feinraster geschrieben
werden. Die Verdopplung der geschriebenen Punkte im Grobraster und im Feinraster
wird hierbei in einfacher Weise dadurch erreicht, daß der Zeilensprung auf die Hälfte
der gesamten Bandhöhe bemessen wird.
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Eine weitere Verbesserung der Flimmerfreiheit kann erzielt werden,
wenn auch die Lücken zwischen zwei Teilbändern und gegebenenfalls zwischen zwei
aneinander anschließenden, ganzen Bändern überschrieben werden.
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Bei gleichzeitigem Schreiben von Grobraster und Feinraster kann man
das dadurch erreichen, daß man eine ungerade Zahl von Grobrasterbändern mit einer
ungeraden Zahl von Feinrasterbändern in der Weise kombiniert, daß die Höhe eines
Grobraster-Teilbandes einem ganzen Vielfachen der Höhe eines Feinraster-Teilbandes
entspricht, und daß zwei in der Höhenlage aufeinander folgende Abtastbänder jeweils
um die halbe Höhe eines bei einer Abtastbewegung geschriebenen Bandes gegen einander
veraetzt werden. Hierbei spielt es keine Rolle, ob die einzelnen Bänder direkt aneinander
anschließend zunächst im oberen und dann im unteren Teil des Bildes (oder umgekehrt)
geschrieben werden oder ob, von Band zu Band abwechselnd im oberen und im unteren
Teil des Bildes geschrieben wird.
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Derselbe Effekt kann auch bei einem Verfahren erzielt werden, bei
welchem nur der Grobraster zweimal geschrieben wird. In diesem Fall muß man wiederum
eine ungerade Zahl von Grobrasterbändern zugrunde legen und den Zeilensprung gleich
der halben Gesamthöhe wählen. Die Höhe des Feinrasterbandes ist ;e so zu wählen,
daß sie der halben Höhe des Grobrasterbandes entspricht, und das letzte Teilband
ist auf seine volle
Breite zu ergänzen. Bei dem angegebenen Zeilenversatz
überlappen sich das letzte Teilband des Feinrasters in der ersten Stellung mit dem
ersten Teilband in der folgenden Stellung.
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In den Abbildungen sind verschiedene Abtast-Diagramme mit den dazu
gehörigen Anordnungen der Empfangs-Elemente dargestellt.
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Es zeigen: Fig.1 ein Abtast-Diagramm mit gleichmäßig von der Mitte
des Bildes zunächst nach oben und dann wiederum von der Mitte gleichmäßig nach unten
sich verschiebendem Abtastband; Fig.2 eine dafür verwendbare Anordnung der Empfangs-Elemente
in zwei um einen Zeilensprung verschobenen Stellungen; Fig.3 ein Abtast-Diagramm
mit abwechselnd in der oberen und in der unteren Bildhälfte stattfindenden Abtastungen;
Fig.4 die Anordnung der dazu gehörenden Grobraster- und Feinraster-Elemente, die
hier in zwei parallelen Reihen neben einander angeordnet sind, wiederum in zwei
in der Höhenlage von oben nach unten aufeinander folgenden Stellungen; Fig.5 ein
weiteres Abtast-Diagramm mit abwechselnd in der oberen und der unteren Hälfte des
Bildes stattfindenden Abtast-Vorgängen; Fig.6 die dazu gehörende Anordnung der Grob-
und Feinraster-Elemente.
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Bei der Darsteflung nach Figur 1 ist davon ausgegangen, daß die gesamte
Abtastgruppe gus einem Grobrasterteil,einem sich nach unten daran anschließenden,
gleich langen Feinrasterteil und winem zweiten GroBrasterteil von gleicher Länge
besteht.
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Die Grobrsterteile sind als stark umrandete, helle Quadrate, der
Feinrasterteil als gleichgroßes, doppelt schraffiertes Quadrat dargestellt. Die
einzelnen Stellungen der Abtastgruppe sind mit d-bis M bezeichnet, wovon A bis Fix
oberen Bildteil, G bis M im unteren Bildteil liegen. Bei jedem Abtast-Vorgang wird
ein Band abgetastet, dessen Höhe gleich der der gesamten Abtastgruppe ist. Bei Betrachtung
der Stellungen "A" und "B" erkennt man, daß bei Stellung "B" durch den Feinraster
dasselbe
Teilband geschrieben wird, das bei Stellung "A" durch
den oberen Grobraster erfaßt wurde. Gleichzeitig wird durch den unteren Grobraster
das gleiche Teilband beschrieben wie bei Stellung "A" durch den Feinraster. Bei
Stellung C wird durch den Feinrasterwiederum dasselbe Teilband beschrieben wie bei
Stellung "B" durch den oberen Grobraster und durch den unteren Grobraster dasselbe
Teilband wie bei Stellung "B" durch den Feinraster und bei Stellung "A" durch den
oberen Grobraster. Das Grobraster wird demnach doppelt geschrieben.
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Dieser Vorgang wiederholt sich bei allen weiteren Zeilensprüngen.
Nur bei den beiden obersten Stellungen E,F und den beiden untersten Stellungen L,M
wird das Grobraster nur einmal geschrieben.
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Eine für dieses Verfahren brauchbare Raster-Anordnung zeigt Figur
2. Die Anordnung umfaßt zwei Grobraster-Elemente 10,11 oben, seche Feinraster-Elemente
1 bis 6 und zwei Grobraster-Elemente 12,13 unten. Die Höhe einer Grobraster-Fläche
entspricht der Höhe von drei Feinraster-Flächen, ebenso ihre Breite. Die erste Gruppe
gibt die Stellung "G" im Diagramm, die zweite Gruppe die Stellung H" wieder. Man
erkennt, daß der Zeilensprung ein Drittel der Gesamthöhe beträgt und so gewählt
ist, daß jeweils eine Grobrastergruppe anschließend ein Feinrasterband und eine
Feinrastergruppe ein GrobrasterT band überschreibt.
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Bei Figur 3 ist davon ausgegangen, daß das Grobraster und das Feinraster
doppelt geschrieben werden. Die einzelnen Stellungen der Abtastgruppen sind wiederum
mit "A" bis "M" bezeichnet.
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Die Abtastung erfolgt hier nicht in einer fortlaufenden Reihe wie
bei Figur 1, sondern abwechselnd oben und unten. Hierbei schließt sich die Stellung
C nach oben an "A" an und E" an "C". In gleicher Weise schließt sich nach unten
die Stellung "D" an "B" an usw. Durch abwechselndes Abtasten oben und unten wird
somit auch hier das ganze Bild geschrieben, und zwar doppelt.
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Die Anordnung der Empfangs-Elemente ist aus Figur 4 zu ersehen. Neben
einer Reihe von Grobraster-Elementen und parallel dazu ist eine gleichlange Reihe
Feinraster-Elemente angeordnet. Die Länge der beiden Reihen ist so gewählt, daß
sowohl die Zahl der Grobraster-Elemente als auch die der Feinraster-Elemente eine
ungerade Zahl ist. Dadurch wird erreicht, daß bei einem Zeilensprung von der halben
Länge der Gesamtgruppe die bei Stellung "B" zwischen den Grobraster-Flächen 11 und
12 bestehende Lücke vom Grobraster-Element 11 in Stellung "G" überschrieben wird.
Ebenso wird die zwischen den Feinraster-Elementen 5 und 6 in Stellung "B" vorhandene
Lücke vom Feinraster-Element 1 in Stellung "G" überschrieben, die zwischen 6 und
7 vorhandene Lücke in Stellung "B" vom Feinraster-Element 2 in Stellung "G" usw.
Dadurch wird das durch Lücken eventuell entstehende, an sich geringfügige Flimmern
ebenfalls ausgeschaltet.
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Das in Figur 5 wiedergegebene Diagrammstellt ebenfalls ein Verfahren
dar, bei welchem abwechselnd im oberen und im unteren Teil des Bildes geschrieben
wird, jedoch in vereinfachter Porm, d.h. mit doppelter Schreibung nur beim Grobraster.
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Zur Durchführung dieses Verfahrens werden (vgl.Fig.6) drei Grobraster-Einheiten
10,11,12 mit fünf Feinraster-Einheiten 1 bis 5 in der Weise kombiniert, daß die
fünf Feinrastereinheiten symmetrisch zur Mitte der Grobrasterreihe angeordnet sind
und jede Grobrastereinheit in Höhe und Breite je drei Feinrastereinheiten entspricht.
Die beiden Abbildungen in Fig.6 stellen wiederum zwei in der Höhenlage, aber nicht
in der Abtastfolge, aufeinander folgende Stellungen dar. Im vorliegenden Falllst
angenommen "B" und "G". Der Höhenunterschied der beiden Stellungen beträgt 1/2 der
Grobrasterreihe.
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Element 10 in Stellung "G" überdeckt hier zur Hälfte das Grobrasterband
11 in Stellung "B"und mit dem Rest seiner Fläche den oberen Teil des Grobrasters
12 in Stellung Während der Rest dieses Grobrasters vom Grobraster-Element 11 in
Stelung "G"
überschrieben wird. Gleichzeitig überdeckt das Grobraster
10 in Stellung "G" die untere Hälfte der Feinrasterreihe in Stellung 11311, d.h.
das Feinrasterband 3 zur Hälfte und die Feinrasterbänder 4 und 5 ganz. Die 2'einrasterrethe
1 bis 5 überdeckt in Stellung "G" mit den Elementen 1 bis 3 das Grobrasterband 12
in Stellung 11311 und mit Element 1 daß Feinrasterband 5 von Stellung "B".
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Auf diese Weise erhält man bei je zwei aufeinander folgenden Stellungen
der Abtastgruppe eine doppelte Abtastung des halben Grobrasterbandes und eine überlappungsstelle
zwischen zwei aufeinander folgenden Feinrasterbändern. Beim Grobraster werden die
Lücken zwischen zwei in der Höhenlage aufeinander folgenden Grobrasterbändern voll
überdeckt, ebenso die Bücken zwischen zwei Grobraster-Teilbändern. Beim Feinraster
werden zwar die Lücken zwischen je zwei }'einraster-Teilbändern nicht überdeckt,
jedoch die Lücken in dem Feinraster zwischen je zwei in der Höhenlage aufeinander
folgenden Stellungen.
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Die Abbildungen neben den Abtast-Diagrammen lassen jeweils erkennen,
bei welchen Höhenlagen ein Raster doppelt und bei welchen es einfach geschrieben
wird.
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L e e r s e i t e