NL192135C - Signal processing device. - Google Patents

Description

1 1921351 192135

SignaalbewerkingsinrichtingSignal processing device

De uitvinding heeft betrekking op een signaalbewerkingsinrichting voor gebruik bij een beeldvorming-sensorsysteem met een aantal detectoren, die een beeldscene aftasten gedurende een eerste gedeelte van 5 een aftastcyclus en een referentietemperatuurbron aftasten gedurende een tweede gedeelte van de aftastcyclus, voorzien van middelen voor het uitvoeren van correcties op de van de detectoren verkregen signalen, waarbij de signaalbewerkingsinrichting video-uitgangssignalen verschaft aan een videomonitor, welke signalen representatief zijn voor de beeldscene.The invention relates to a signal processing apparatus for use with an imaging sensor system having a plurality of detectors which scan an image scene during a first part of a scan cycle and scan a reference temperature source during a second part of the scan cycle, provided with means for performing corrections to the signals obtained from the detectors, the signal processing device providing video output signals to a video monitor, which signals are representative of the image scene.

Een dergelijke signaalbewerkingsinrichting is bekend te achten uit het artikel van P.M. Narendra (IEEE 10 Transactions on ΡΑΜΙ, Volume 4, nr. 1, januari 1982, blz. 57 t/m 61). Dit artikel beschrijft een werkwijze voor het vormen van een beeld van een zich als infraroodbron gedragend en derhalve met een infrarood-sensorsysteem af te tasten voorwerp, waarbij een signaalbewerkingsinrichting wordt toegepast voor het uitvoeren van compensatie van de donkerstroom en de versterkingsfactor, die van detector tot detector in het sensorsysteem sterk verschillen. Het artikel vermeldt voorts dat het bekend is om referentietemperatuur-15 bronnen te gebruiken om de versterkingsfactoren van de detectoren te ijken. Daartoe zijn twee uniforme referentietemperatuurbronnen vereist in het inactieve deel (terugslagdeel) van de aftastcyclus in aftastende (accomoderende) sensorsystemen en bovendien sluiters in niet-accomoderende sensorsysternen. Bovendien worden in de bekende systemen analoge schakelingen toegepast voor het compenseren van de versterkingsfactoren voor het uitvoeren van verdere beeldverbeteringsfuncties. Om deze nadelen op te 20 heffen wordt in het artikel daarom een oplossing zonder referentietemperatuurbron voorgesteld. De compensatietechniek in dit artikel gebruikt scenestatistieken om de van de temperatuur afhankelijke versterkingsfactoren en donkerstroom van de detectoren te corrigeren.Such a signal processing device is known from the article by P.M. Narendra (IEEE 10 Transactions on ΡΑΜΙ, Volume 4, No. 1, January 1982, pp. 57-61). This article describes a method of forming an image of an object acting as an infrared source and therefore to be scanned with an infrared sensor system, wherein a signal processing device is used to perform compensation of the dark current and the amplification factor ranging from detector to detector in the sensor system are very different. The article further states that it is known to use reference temperature-15 sources to calibrate the gain factors of the detectors. To this end, two uniform reference temperature sources are required in the inactive (recoil) portion of the scan cycle in sensing (accommodating) sensor systems, and additionally, shutters in non-accommodating sensor systems. In addition, analog systems are used in the prior art systems to compensate for the gain factors for performing further image enhancement functions. To overcome these drawbacks, a solution without reference temperature source is therefore proposed in the article. The compensation technique in this article uses scene statistics to correct the temperature-dependent gain factors and dark current of the detectors.

De uitvinding beoogt de bekende met een referentietemperatuurbron werkende signaalbewerkingsinrichting te verbeteren.The object of the invention is to improve the known signal processing device operating with a reference temperature source.

25 De signaalbewerkingsinrichting van de in de aanhef genoemde soort wordt volgens de uitvinding gekenmerkt door - een met het beeldvormingsensorsysteem verbonden ingangsbewerkingsmiddel voor het bewerken van de van elk van het aantal detectoren verkregen analoge signalen om de versterkingsfactoren van de analoge signalen aan elkaar gelijk te maken tijdens het eerste gedeelte van de aftastcyclus op basis van opgeslagen 30 versterkingsfactorcorrectiesignalen verkregen van een vooraf bepaalde ijkprocedure van de versterkingsfac-toren van de detectoren, voor het bewerken van de analoge signalen om de gelijkstroomniveaus van de van elk van de detectoren afkomstige signalen te herstellen op de aan de referentietemperatuurbron gerelateerde gelijkstroomwaarden tijdens het tweede gedeelte van de aftastcylcus, en voor het bewerken van de signalen met aan elkaar gelijk gemaakte versterkingsfactoren en met de herstelde gelijkstroomwaarden om 35 gedigitaliseerde eerste uitgangssignalen van het ingangsbewerkingsmiddel te verschaffen, waarbij het ingangsbewerkingsmiddel een middel bevat voor het automatisch genereren van versterkingsfactorgelijkma-kingsfactoren en gelijkstroomherstelwaarden, bevattende een middel voor het corrigeren van fouten in de gelijkmakingsfactoren, die resulteren uit de aanpassing van de herstelwaarden als gevolg van aanpassing van de gelijkmakingsfactoren; 40 - een met het ingangsbewerkingsmiddel verbonden aftast-omzettermiddel voor het opslaan van de gedigitaliseerde eerste uitgangssignalen en het bewerken van de opgeslagen gedigitaliseerde eerste signalen om gedigitaliseerde tweede uitgangssignalen te verschaffen, die verenigbaar zijn met de videomonitor; en - een met het aftastomzettermiddel verbonden uitgangsbewerkingsmiddel voor het bewerken van de 45 gedigitaliseerde tweede uitgangssignalen op een wijze, die een programmatuurbestuurde gedigitaliseerde beeldverbetering mogelijk maakt, en voor het omzetten van de verbeterde gedigitaliseerde tweede uitgangssignalen in analoge videosignalen, verenigbaar met de videomonitor.The signal processing device of the type mentioned in the preamble is characterized according to the invention by - an input processing means connected to the imaging sensor system for processing the analog signals obtained from each of the plurality of detectors in order to make the amplification factors of the analog signals equal to each other during the first portion of the scan cycle, based on stored gain correction signals obtained from a predetermined calibration procedure of the gain factors of the detectors, for processing the analog signals to restore the DC levels of the signals from each of the detectors to the DC values related to the reference temperature source during the second part of the scan cycle, and for processing the signals with equalized amplification factors and with the recovered DC values to produce 35 digitized first output signals of the input provide an angling operation means, wherein the input processing means includes means for automatically generating gain factor equalization factors and DC recovery values, comprising means for correcting errors in the equalizing factors resulting from the adjustment of the recovery values due to adjustment of the equalizing factors; 40 - a scan converter means connected to the input processing means for storing the digitized first output signals and processing the stored digitized first signals to provide digitized second output signals compatible with the video monitor; and - an output processing means connected to the scan converter means for processing the 45 digitized second output signals in a manner that allows a software controlled digitized image enhancement, and for converting the improved digitized second output signals to analog video signals, compatible with the video monitor.

De signaalbewerkingsinrichting volgens de uitvinding verschaft een verbetering van de video-beeldvormingstechniek. Met programmatuur bestuurde digitale beeldverbeteringsmaatregelen kunnen hier 50 worden gerealiseerd met een betrekkelijk kleine hoeveelheid standaard geïntegreerde circuits. Het systeem zorgt voor aangepaste ijking en de ijkfactoren kunnen voor onbepaalde tijd opgeslagen worden tot het systeem ze nodig heeft. De temperatuur van de referentietemperatuurbron, die gebruikt wordt voor het ijken van het systeem hoeft niet bekend noch constant te zijn om het systeem toch op de juiste wijze te laten werken. De gelijkstroomniveaus van alle detectoren in het systeem worden automatisch hersteld op de door 55 de referentietemperatuurbron bepaalde gelijkstroomwaarden. Tijdens het ijken of tijdens bedrijf behoeven er zodoende geen handinstellingen te worden uitgevoerd.The signal processing apparatus according to the invention provides an improvement of the video imaging technique. Software controlled digital image enhancement measures can be realized here with a relatively small amount of standard integrated circuits. The system provides custom calibration and the calibration factors can be stored indefinitely until the system needs them. The temperature of the reference temperature source used to calibrate the system need not be known or constant in order for the system to function properly. The DC levels of all detectors in the system are automatically restored to the DC values determined by 55 the reference temperature source. Therefore, no manual settings need to be made during calibration or during operation.

Beeldverbeteringsfuncties zijn aanwezig in een opzoektabel en hoeven niet te worden berekend door 192135 2 middel van analoge circuits, zoals bij conventionele signaalbewerkingsinrichtingen. Een groot dynamisch bereik kan worden verkregen onder gebruikmaking van digitale beeldbewerkingsschakelingen en technieken. Een toegenomen systeemfrequentieresponsie wordt verkregen door middel van de apertuurcorrectie-schakeling. Flexibiliteit en groei van het systeem is mogelijk en kan worden gerealiseerd door verandering in 5 de programmatuur.Image enhancement functions are contained in a look-up table and do not need to be calculated by analog circuits, such as conventional signal processing devices. A wide dynamic range can be obtained using digital image processing circuits and techniques. An increased system frequency response is obtained by means of the aperture correction circuit. Flexibility and growth of the system is possible and can be realized by changing the software.

De uitvinding zal hieronder aan de hand van enige in de figuren der tekeningen weergegeven uitvoerings-voorbeelden nader worden toegelicht.The invention will be explained in more detail below with reference to some exemplary embodiments shown in the figures of the drawings.

Figuur 1 toont een blokschema van een signaalbewerkingsinrichting.Figure 1 shows a block diagram of a signal processing device.

10 Figuur 2 toont een blokschema van een uitvoeringsvorm van een ingangsbewerker voor gebruik bij de signaalbewerker van figuur 1.Figure 2 shows a block diagram of an embodiment of an input processor for use with the signal processor of Figure 1.

Figuur 3 toont een blokschema van een uitvoeringsvorm van een uitgangsbewerker voor gebruik bij de signaalbewerker van figuur 1.Figure 3 shows a block diagram of an embodiment of an output processor for use with the signal processor of Figure 1.

Figuur 4 toont een blokschema van een uitvoeringsvorm van een apertuurcorrectiecircuit voor gebruik bij 15 de uitgangsbewerker van figuur 3.Figure 4 shows a block diagram of an embodiment of an aperture correction circuit for use with the output processor of Figure 3.

Figuur 5 toont een functioneel blokschema van de signaalbewerker van figuur 1.Figure 5 shows a functional block diagram of the signal processor of Figure 1.

Figuur 6 toont een grafiek van een typerend histogram, met daaroverheen een representatieve overdrachtskromme gerealiseerd door de uitgangsbewerker.Figure 6 shows a graph of a typical histogram, overlaid by a representative transfer curve realized by the output editor.

20 Onder verwijzing naar figuur 1 wordt daarin een blokschema weergegeven van een signaalbewerker 20, welke is ingericht voor het ontvangen van analoge ingangssignalen afkomstig van een videosignaalbron, en om de bewerkte signalen toe te voeren aan een videomonitor. De signaalbewerker 20 zal worden beschre- ven onder verwijzing naar zijn gebruik in samenhang met een naar voren kijkend infrarood (FLIR)-systeem. Het zal duidelijk zijn echter dat andere afbeeldende sensoren, zoals synthetische apertuur radarsystemen of 25 standaardvideosensors eveneens de signaalbewerker 20 kunnen gebruiken, en dat de bescheimingsom-vang van de onderhavige uitvinding niet beperkt is tot FLIR-systemen.Referring to Figure 1, there is shown a block diagram of a signal processor 20 adapted to receive analog input signals from a video signal source, and to supply the processed signals to a video monitor. The signal processor 20 will be described with reference to its use in conjunction with a forward looking infrared (FLIR) system. It will be understood, however, that other imaging sensors, such as synthetic aperture radar systems or standard video sensors, may also use signal processor 20, and that the scope of the present invention is not limited to FLIR systems.

De signaalbewerker 20 bevat een ingangsprocessor 21 die ingangen bezit die ingericht zijn om analoge ingangssignalen te ontvangen afkomstig uit de FLiR-sensor. De ingangsprocessor 21 voert functies uit betreffende het automatisch gelijkmaken van het reageervermogen en het gelijkstroom terugstellen, en zet 30 analoge signalen om in digitale signalen die verenigbaar zijn met een digitale aftastomzetter 22, die gekoppeld is met zijn uitgang.The signal processor 20 includes an input processor 21 which has inputs adapted to receive analog input signals from the FLiR sensor. The input processor 21 performs functions relating to automatic equalization of the reaction power and the DC reset, and converts 30 analog signals into digital signals compatible with a digital scan converter 22 coupled to its output.

De digitale aftastomzetter 22 is ingericht voor het demultiplexeren van de aangelegde signalen en om deze om te zetten in signalen die verenigbaar zijn met de videomonitor. De aftastomzetter 22 zet beeld-gegevens om die afkomstig zijn van een verticale detectorrangschikking, welke horizontaal gezwaaid wordt, 35 in gegevens die verenigbaar zijn met standaard TV-formaat, welke een horizontale rangschikking is, die verticaal gezwaaid wordt. De aftastomzetter 22 volvoert dus een orthogonale rotatie van de beeldgegevens tijdsbepaling en is derhalve werkzaam om de gegevens van de afbeeldscene te reformeren of in een nieuw formaat te brengen.The digital scan converter 22 is arranged to demultiplex the applied signals and convert them into signals compatible with the video monitor. The scan converter 22 converts image data from a vertical detector array, which is swept horizontally, into data compatible with standard TV format, which is a horizontal arrangement, which is swung vertically. Thus, the scan converter 22 performs an orthogonal rotation of the image data timing and thus operates to reformat or resize the image scene data.

De aftastomzetter 22 bezit een uitgang, die gekoppeld is met een uitgangbeweiker 23. De uitgang-40 bewerker 23 wordt toegepast om de in nieuw formaat gebrachte gegevens te bewerken op een wijze, die een met software gestuurde gedigitaliseerde beeldversterking ervan mogelijk maakt. Daarnaast zet de uitgangbeweiker 23 deze versterkte, in nieuw formaat gebrachte signalen om in analoge video-uitgangssignalen die verenigbaar zijn met de videomonitor.The scan converter 22 has an output coupled to an output detector 23. The output 40 processor 23 is used to process the resized data in a manner that allows its software-controlled digitized image enhancement. In addition, the output detector 23 converts these amplified, resized signals into analog video output signals that are compatible with the video monitor.

Een tijdsbepalende schakeling 24 wordt toegepast om het klokken van signalen door de signaalbewerker 45 20 te regelen en de doorvoer van gegevens uit de FLIR-signaalbron naar de videomonitor te synchroniseren. Een computerbewerker, zoals een microprocessor 25 of dergelijke is gekoppeld met de componenten van de signaalbewerker 20 teneinde de gegevensbewerkingsfuncties ervan te sturen. De microprocessor 25 bestuurt het bewerken van de analoge ingangsgegevens teneinde de sterktegelijkmakingsfunctie in de ingangsbewerker 21 te realiseren, en stuurt het berekenen van algoritmen, die het histogram en opzoek· 50 tabel overdrachtsfunctie in de uitgangprocessor 23 opwekken. Een meer gedetailleerd begrip van de functie van de microprocessor 25 zal worden verkregen onder verwijzing naar de hieronder te bespreken gedetailleerde figuren.A timing circuit 24 is employed to control clocking of signals by the signal processor 45 and synchronizing the throughput of data from the FLIR signal source to the video monitor. A computer processor, such as a microprocessor 25 or the like, is coupled to the components of the signal processor 20 to control its data processing functions. The microprocessor 25 controls the processing of the analog input data to realize the strength equalization function in the input processor 21, and controls the calculation of algorithms that generate the histogram and lookup table transfer function in the output processor 23. A more detailed understanding of the function of the microprocessor 25 will be obtained with reference to the detailed figures to be discussed below.

Onder verwijzing naar figuur 2 wordt een gedetailleerd blokschema van een eerste uitvoeringsvorm van de ingangsbeweiker 21 weergegeven. Dit gedeelte van de signaalbewerker 20 bevat een optelketen 31, die 55 als ingangen de analoge ingangssignalen uit de FLIR-signaalbron ontvangt, alsmede analoge signalen die representatief zijn voor de automatische reageervermogen gelijkmakings (ARE) correctieconstanten en gelijkstroomterugstelling (DCR) correctiefactoren. Het uitgangssignaal van de optelketen 31 wordt bewerkt 3 192135 door een eerste analoog-naar-digitaal-omzetter 32 en vervolgens toegevoerd aan de aftastomzetter 22.Referring to Figure 2, a detailed block diagram of a first embodiment of the entrance hopper 21 is shown. This portion of the signal processor 20 includes an adder circuit 31, which receives 55 as inputs the analog input signals from the FLIR signal source, as well as analog signals representative of the automatic reactive equalization (ARE) correction constants and DC reset (DCR) correction factors. The output of the adder circuit 31 is processed by a first analog-to-digital converter 32 and then supplied to the scan converter 22.

Concepten betreffende het automatisch gelijkmaken van het reageervermogen en gelijkstroomterugstel-ling zijn globaal gesproken algemeen bekend in de techniek van de signaalbewerking. Als voorbeeld van een schakeling voor automatische sturing van het reageervermogen wordt gewezen op het Amerikaanse 5 octrooischrift 4.345.148 getiteld ’’Automatic responsivity control for a CCD-imager”. Dienovereenkomstig kan een gedetailleerde discussie van deze concepten achterwege blijven.Concepts of automatic equalization of the reactive power and direct current reset are generally known in the art of signal processing. As an example of a circuit for automatic control of the reaction power, reference is made to US patent 4,345,148 entitled "Automatic responsivity control for a CCD imager". Accordingly, a detailed discussion of these concepts can be omitted.

De automatische reageervermogengelijkmaking (ARE) en gelijkstroomterugstelling (DCR) factoren worden opgewekt door de volgende schakeling. Een referentieklemspanning wordt opgewekt door een DCR-referentieklemschakeling 33, die gekoppeld is met de uitgang van de digitaal-naar-analoog-omzetter 10 32. De DCR-referentieklemschakeling wordt gekoppeld aan een op/neer-teller 34, waarvan de uitgang ingericht is om gelijkstroomterugstelfactoren met stapjes te laten toenemen of afnemen. De microprocessor 25 is gekoppeld met een RAM-geheugen 35, een niet-vluchtig geheugen 39 en automatische reageervermogengelijkmaking- en gelijkstroomterugstelregistercircuits 36 resp. 37. Het gelijkstroomterugstel-circuit 37 is gekoppeld via een eerste digitaal-naar-analoog-omzetter 38 naar de optelketen 31, terwijl het 15 automatische reageervermogengelijkmakingscircuit 36 gekoppeld is via een vermenigvuldigende digitaal-naar-analoog-omzetter 39 met de optelketen 31.The automatic reactor power equalization (ARE) and direct current reset (DCR) factors are generated by the following circuit. A reference terminal voltage is generated by a DCR reference terminal circuit 33, which is coupled to the output of the digital-to-analog converter 10 32. The DCR reference terminal circuit is coupled to an up / down counter 34, the output of which is arranged to increase or decrease DC reset factors in steps. The microprocessor 25 is coupled to a RAM memory 35, a non-volatile memory 39, and automatic tester equalization and DC reset register circuits 36, respectively. 37. The DC reset circuit 37 is coupled through a first digital-to-analog converter 38 to the adder circuit 31, while the automatic reactor equalization circuit 36 is coupled through a multiplier digital-to-analog converter 39 to the adder circuit 31.

De aftastomzetter 22 van figuur 1 is in geen enkele figuur in detail weergegeven. Digitale aftast-omzetters zijn algemeen bekend in de techniek, en de constructie van deze component van de signaal-bewerker 20 zal niet in detail hierin besproken worden.The scan transducer 22 of Figure 1 is not shown in detail in any figure. Digital scan converters are well known in the art, and the construction of this component of the signal processor 20 will not be discussed in detail herein.

20 De interpolatiesectie van de aftastomzetter 22 bevat een algoritme gerealiseerd in hardware, die bijvoorbeeld FLIR-aftastlijnformaat (160 lijnen per heel beeld) omzet in TV-videoaftastlijnformaat (240 lijnen per beeld). Dit brengt met zich mee het in kaart brengen van vier opeenvolgende IR-aftastlijnen tot zes TV-aftastlijnen op een voorafbepaalde combinatorische wijze. De speciale algoritme brengt in kaart vier IR-aftastlijnen (A, B, C en D) tot zes TV-aftastlijnen (A, 1/2A+1/2B, B, C, 1/2C+1/2D, D).The interpolation section of the scan converter 22 includes an algorithm realized in hardware that converts, for example, FLIR scan line format (160 lines per whole picture) into TV video scan line format (240 lines per picture). This involves mapping four consecutive IR scan lines to six TV scan lines in a predetermined combinatorial manner. The special algorithm maps four IR scan lines (A, B, C and D) to six TV scan lines (A, 1 / 2A + 1 / 2B, B, C, 1 / 2C + 1 / 2D, D).

25 Onder verwijzing naar figuur 3 wordt daarin een blokschema weergegeven van een uitvoeringsvorm van een uitgangsbewerker 23 voor gebruik bij de signaalbewerker 20 van figuur 1. De uitgangspnocessor 23 bevat een histogramopwekkingsschakeling 41, omvattende een vensterschakeling 45, een poortcircuit 42, een histogramcircuit 43 en een stapsgewijswerkend telwerk 44. De histogramopwekkende schakeling 41 is ingericht om gedigitaliseerde uitgangssignalen te bewerken, afkomstig van de aftastomzetter 22 en een 30 histogram op te wekken uit het aantal optredens van signalen bij elk infrarooddetectorintensiteitsniveau gedurende elke beeldtijd. De microprocessor 25 is gekoppeld met de histogramopwekkende schakeling 41 om toegang te verschaffen tot de histogramgegevens.Referring to Figure 3, there is shown a block diagram of an embodiment of an output processor 23 for use with the signal processor 20 of Figure 1. The output processor 23 includes a histogram generating circuit 41, including a window circuit 45, a gate circuit 42, a histogram circuit 43 and a step counter 44. The histogram generating circuit 41 is arranged to process digitized output signals from the scan converter 22 and generate a histogram from the number of occurrences of signals at each infrared detector intensity level during each image time. The microprocessor 25 is coupled to the histogram generating circuit 41 to provide access to the histogram data.

Histogramgelijkmaking is in hoofdzaak algemeen bekend bij de signaalbewerkingstechniek en zal dus niet in detail hier besproken worden.Histogram equalization is generally well known to the signal processing technique and thus will not be discussed in detail here.

35 De microprocessor 25 maakt gebruik van de histogramgegevens voor het opwekken van een opzoek-tabel 46, die fysisch opgeslagen is in een RAM-geheugen. De histogramgegevens worden toegepast om de gedigitaliseerde, in een nieuw formaat gebrachte, niet-verbeterde signalen afkomstig van de aftastomzetter 22 om te zetten in wél verbeterde beeldgegevens onder besturing van de microprocessor 25. De opzoek-tabel 46 bevat gegevens, die de microprocessor 25 in staat stellen verscheidene beeldverbeteringsfuncties 40 uit te voeren waaronder automatische volume- of niveaucorrectie, automatische sterkteregeling, polariteit-omkering en gammacorrectie.The microprocessor 25 uses the histogram data to generate a look-up table 46, which is physically stored in a RAM. The histogram data is used to convert the digitized, resized, unimproved signals from the scan converter 22 into improved image data under the control of the microprocessor 25. The look-up table 46 contains data which the microprocessor 25 enable various image enhancement functions 40 to be performed including automatic volume or level correction, automatic gain control, polarity reversal, and gamma correction.

De uitgangsprocessor 23 bevat eveneens een digitaal-naar-analoog-omzetter 47, die ingangen accepteert komende van de opzoektabel 46. De uitgang van de digitaal-naar-analoog-omzetter 47 bevat videosignalen, die verenigbaar zijn met de intensiteitsniveaus van de monitor. De uitgang van de digitaal-45 naar-analoog-omzetter is gekoppeld via een apertuurcorrectieschakeling 49 met een uitgangsversterker 50, waarvan de uitgang gekoppeld is met de videomonitor.The output processor 23 also includes a digital-to-analog converter 47, which accepts inputs from look-up table 46. The output of the digital-to-analog converter 47 contains video signals compatible with the intensity levels of the monitor. The output of the digital-45 to analog converter is coupled through an aperture correction circuit 49 to an output amplifier 50, the output of which is coupled to the video monitor.

Figuur 4 toont een uitvoeringsvorm van de apertuurcorrectieschakeling 49 voor gebruik in de uitgangsprocessor 23. De apertuurcorrectieschakeling 49 is ingericht om de frequentie responsie van het systeem te versterken en dus de modulatieoverdrachtsfunctie (MTF) van het systeem te verbeteren. De schakeling 49 50 maakt gebruik van een tijdsvertragingsketen 52 en een variabel weerstandsnetwerk 53, dat signalen toevoert aan een optelketen 54. Dit circuit werkt als een cosinusfilter. De werking van het combineren van in tijd vertraagde signalen met momenteel bewerkte signalen versterkt de versterkingsfactor boven zekere frequenties en verbetert de frequentieresponsie van het systeem.Figure 4 shows an embodiment of the aperture correction circuit 49 for use in the output processor 23. The aperture correction circuit 49 is arranged to enhance the frequency response of the system and thus improve the modulation transfer function (MTF) of the system. The circuit 49 50 uses a time delay circuit 52 and a variable resistance network 53, which supplies signals to an adder circuit 54. This circuit functions as a cosine filter. The operation of combining time delayed signals with currently processed signals amplifies the gain above certain frequencies and improves the system's frequency response.

De werking van de signaalbewerker 20 zal onder verwijzing naar figuur 5 worden toegelicht, welke een 55 functioneel blokschema van de signaalprocessor 20 weergeeft. Het systeem zal beschreven worden onder verwijzing naar het gebruik ervan bij het FLIR-aftastsysteem. De FLIR-sensor bevat 160 detectoren voor het doel van deze bespreking. De uitgangen van de 160 kanalen worden gemultiplexeerd in de FLIR-sensor 192135 4 voorafgaande aan hun toepassing in de signaalbewerker 20.The operation of the signal processor 20 will be explained with reference to Figure 5, which shows a functional block diagram of the signal processor 20. The system will be described with reference to its use in the FLIR scanning system. The FLIR sensor contains 160 detectors for the purpose of this discussion. The outputs of the 160 channels are multiplexed in the FLIR sensor 192135 4 prior to their application in the signal processor 20.

De gemultiplexeerde FLIR-ingangssignalen worden aangelegd aan de optelketen 31. De uitgang van de optelketen 31 wordt beweikt door de automatische reageervermogengelijkmakingsschakeling 36. Verster-kingsfactoren worden uitgelezen uit het niet-vluchtige geheugen 39 in het RAM-geheugen 35. De opgesla-5 gen waarden worden dan vermenigvuldigd met de versterkingsfactoren en toegevoegd aan de FLIR-analoge signalen in de optelketen 31. Daarenboven worden gelijkstroomterugstelfactoren vastgesteld en opgeteld bij de FLIR-signalen in de optelketen 31.The multiplexed FLIR input signals are applied to the adder circuit 31. The output of the adder circuit 31 is controlled by the automatic tester equalizing circuit 36. Gain factors are read from the non-volatile memory 39 in the RAM memory 35. The stored data values are then multiplied by the gain factors and added to the FLIR analog signals in the adder 31. In addition, DC reset factors are determined and added to the FLIR signals in the adder 31.

De uitgang van de optelketen 31 bevat signalen, die gelijkstroom teruggesteld en ten opzichte van elkaar genormaliseerd worden. Deze signalen worden dan omgezet in digitale gegevens in de analoog-naar-10 digitaal-omzetter 32 en opgesiagen in de aftastomzetter 22. De aftast-omzetter werkt op een wijze, welke de digitale gegevens op een nieuw formaat brengt en deze interpoleert teneinde het aantal aftastlijnen in te stellen op een aantal, dat verenigbaar is met de videomonitor. De uitgang van de aftastomzetter 22 wordt dan aangelegd aan de uitgangprocessor 23.The output of the adder circuit 31 contains DC current reset and normalized signals. These signals are then converted into digital data in the analog-to-10 digital converter 32 and stored in the scan converter 22. The scan converter operates in a manner that resizes and interpolates the digital data in order to increase the number of scan lines to a number that is compatible with the video monitor. The output of the scan converter 22 is then applied to the output processor 23.

De uitgangprocessor 23 maakt gebruik van de histogramopwekkende schakeling 43 en de microproces-15 sor 25 voor het opwekken van een opzoektabel 46 in het RAM-geheugen, welke een overdrachtsfunctie bevat, die het bewerkt wordende digitale videobeeld verbetert. De opzoektabel bevat vermenigvuldigende factoren, die worden toegevoerd aan de digitale videogegevens om automatische sterkteregeling, automatische volumecorrectie, polariteit-omkering en gammacorrectie te realiseren. De signalen, die tevoorschijn komen uit de opzoektabel 46, bevatten verbeterde digitale videosignalen, die worden omgezet in analoge 20 videosignalen in de digitaal-naar-analoog-omzetters 47 en aangelegd aan de apertuurcorrectieschakeling 49. De apertuurcorrectieschakeling 49 maakt de signaalversterking bij vooraf bepaalde frequenties sterker. De apertuurcorrectie biedt compensatie voor ”roll-off” van de modulatie-overdrachtsfunctie veroorzaakt door minder dan volmaakte optische elementen, een achteruitgegaan oplossend vermogen van de videomonitor en detectorbemonstering in de FLIR-sensor.The output processor 23 uses the histogram generating circuit 43 and the microprocessor 25 to generate a look-up table 46 in the RAM containing a transfer function which improves the processing digital video image. The lookup table includes multiplying factors which are applied to the digital video data to realize automatic gain control, automatic volume correction, polarity reversal and gamma correction. The signals emerging from the look-up table 46 include enhanced digital video signals, which are converted to analog video signals in the digital to analog converters 47 and applied to the aperture correction circuit 49. The aperture correction circuit 49 makes the signal gain at predetermined frequencies stronger. The aperture correction compensates for the "roll-off" of the modulation transfer function caused by less than perfect optical elements, deteriorated resolution of the video monitor and detector sampling in the FLIR sensor.

25 Hieronder wordt een algemene beschrijving gepresenteerd van een signaalbewerker toegepast als deel van een naar voren kijkend infrarood (FLIR) systeem. De signaalbewerker zal niet beschreven worden door naar enige specifieke figuur te verwijzen. De signaalprocessor bewerkt acht parallelle kanalen bevattende 20 gemultiplexeerde signalen voor het realiseren van het in een nieuw formaat brengen van een beeld en videobewerking om 160 parallelle infrarode detectoruitgangen te zetten in standaard 525 lijnen TV 30 video-uitgang (waarvan 480 lijnen worden afgebeeld).Below is presented a general description of a signal processor used as part of a forward looking infrared (FLIR) system. The signal processor will not be described by referring to any specific figure. The signal processor processes eight parallel channels containing 20 multiplexed signals to realize image resizing and video editing to convert 160 parallel infrared detector outputs into standard 525 lines TV 30 video output (480 lines shown).

De acht parallelle gemultiplexeerde infrarode videokanaaiingangen bevatten 20 detectoren per kanaal.The eight parallel multiplexed infrared video channel inputs contain 20 detectors per channel.

De ingangssignalen uit elk van de 20 kanalen zijn gelijkstroomteruggesteld, op reageervertnogen gecorrigeerd en gedigitaliseerd tot een 9 bit intensiteitsniveau in acht ingangsbewerkercircuits. Het digitale infrarode videosignaal wordt in een nieuw formaat gebracht door middel van een orthogonale translatie en 35 opgeslagen in het geheugen van de aftastomzetter. Het beeld wordt opgeslagen in TV-coördinaten bevattende 320 lijnen met 752 monsters per lijn. Het aftastomzettergeheugen gebruikt 64K RAM IC’s en slaat elk beeld van de afbeelding op in 36 IC’s.The input signals from each of the 20 channels are DC-reset, response-corrected, and digitized to a 9-bit intensity level in eight input processor circuits. The digital infrared video signal is resized by an orthogonal translation and stored in the memory of the scan converter. The image is stored in TV coordinates containing 320 lines with 752 samples per line. The scan converter memory uses 64K RAM ICs and stores each image of the image in 36 ICs.

De opgeslagen afbeelding wordt uitgelezen met vier IR-lijnen parallel en geïnterpoleerd ter verschaffing van zes TV lijnen op de videomonitor. Het geïnterpoleerde videosignaal wordt bemonsterd in het histogram-40 geheugen, dat de frequentie van het optreden van elk van de 512 (9 bit) intensiteitsniveaus opslaat. Het histogram wordt bewerkt ter verschaffing van automatische volume- en sterktetranslatie voor de video-display. De volume- en sterktestuurfuncties worden gerealiseerd in de RAM-opzoektabel, die elk IR-intensiteitsniveau vertaalt in een videomonitorintensiteitsniveau. Displaygamma en beeldinversie-correctiefactoren worden eveneens opgeslagen in de opzoektabel. De uitgang van de opzoektabel wordt 45 omgezet in een analoog signaal, apertuur gecorrigeerd door middel van de cosinusfiltertechniek en vervolgens aan de videomonitor toegevoerd om te kunnen bekijken.The stored image is read with four IR lines in parallel and interpolated to provide six TV lines on the video monitor. The interpolated video signal is sampled in the histogram-40 memory, which stores the frequency of occurrence of each of the 512 (9 bit) intensity levels. The histogram is edited to provide automatic volume and strength translation for the video display. The volume and strength control functions are realized in the RAM lookup table, which translates each IR intensity level into a video monitor intensity level. Display range and image inversion correction factors are also stored in the lookup table. The output of the look-up table 45 is converted into an analog signal, aperture corrected by the cosine filter technique, and then fed to the video monitor for viewing.

De hoofdfuncties die de videouitgang aantasten zijn automatische reageervermogengelijkmaking (ARE), gelijkstroomterugsteliing of -herstel (DCR), interpolatie, automatische volumecorrectie (ALC), automatische sterktecorrectie (AGC), gammacorrectie en apertuurversterking. De automatische reageervermogengelijk-50 making- en gelijkstroomherstelfuncties worden evenwijdig bewerkstelligd aan elk van de acht gemultiplexeerde infrarode videokanalen. Het RAM-geheugen wordt gevuld met ARE-waaiden vanuit een niet-vluchtig geheugen bij het inschakelen van het systeem. Gelijkstroomherstel wordt continu uitgevoerd om automatische compensatie te verschaffen voor de thermische omgeving van elke detector in de infrarode sensor.The main functions affecting the video output are Auto Reactor Equalization (ARE), DC Reset or Restore (DCR), Interpolation, Auto Volume Correction (ALC), Auto Strength Correction (AGC), Gamma Correction and Aperture Gain. The Auto Reactor Equal-50 Making and DC Recovery functions are accomplished in parallel to each of the eight multiplexed infrared video channels. The RAM is filled with ARE waves from a non-volatile memory when the system is turned on. DC recovery is performed continuously to provide automatic compensation for the thermal environment of each detector in the infrared sensor.

55 Automatische reageervermogengelijkmakingswaarden worden opgewekt en bijgewerkt (updated) door middel van de ijkprocedure. Zowel de gelijkstroomherstel- als reageervermogengelijkmakingsijking worden gebaseerd op de detectorrangschikking, die een gelijkmatige thermische referentiebron aftast tijdens de 5 192135 inactieve aftasttijd (terugslagtijd). De verblijfstijd aan deze bron is relatief kort (circa 300 microseconden) maar verschaft genoeg monsters (32) om te corrigeren voor een eventuele geiijkspanningsval en thermische verandering in de scene gedurende de tijdsperiode dat een beeldvlak (’’field”) afgetast wordt.55 Automatic Reactor Equalization Values are generated and updated using the calibration procedure. Both the DC recovery and reactor power equalization are based on the detector array, which senses an even thermal reference source during the 192135 idle scan time (retrace time). The residence time at this source is relatively short (approximately 300 microseconds) but provides enough samples (32) to correct for any potential voltage drop and thermal change in the scene during the time period that an image plane (field) is being scanned.

In de normale bedrijfsmode, wordt elk analoog infrarooddetectoringangssignaal naar de signaalbewerker 5 gecompenseerd door het toevoegen van een gelijkstroomherstelterm en het vermenigvuldigen door een reageervermogencorrectieterm ter verschaffing van een spanning aan de analoog-naar-digitaal-omzetter. De vergelijking, die deze betrekking definieert, is: e0 = (2.5 + e, - DCR) / (1 + ARE).In the normal operating mode, each analog infrared detector input signal to the signal processor 5 is compensated by adding a DC recovery term and multiplying by a reagent power correction term to provide a voltage to the analog-to-digital converter. The equation defining this relationship is: e0 = (2.5 + e, - DCR) / (1 + ARE).

De 2,5 volt constante centreert het uitgangssignaal, dat aangelegd wordt aan de analoog-naar-digitaal-10 omzetter.The 2.5 volt constant centers the output signal, which is applied to the analog-to-digital-10 converter.

De vergelijking 6j = GK T + L, waarin G = de kanaalversterkingsfactor, K = de reageervermogensfactor, 15 T = het temperatuurverschil gezien door een detector, en L = een niveauverspringing geïntroduceerd door de elektronische onderdelen, impliceert dat, indien ARE ingesteld wordt gelijk aan K - 1, dan elke detectoruitgang wordt genormaliseerd. Deze ARE-waarden worden berekend in de beginijkprocedure en opgeslagen in een niet-vluchtig geheugen. Andere relevante vergelijkingen omvatten: 20 ARE = K, - 1, DCR = V0 + GK Tel + Lj - VdcR (1 = ARE), en ®o = Vdcr + ® ^ + )The equation 6j = GK T + L, where G = the channel amplification factor, K = the reactive power factor, 15 T = the temperature difference seen by a detector, and L = a level offset introduced by the electronic components, implies that ARE are equal to K - 1, then each detector output is normalized. These ARE values are calculated in the initial calibration procedure and stored in a non-volatile memory. Other relevant equations include: 20 ARE = K, - 1, DCR = V0 + GK Tel + Lj - VdcR (1 = ARE), and ®o = Vdcr + ® ^ +)

De DCR-waarden worden bijgewerkt bij elke aftasting van het beeldvlak ("field”). Wanneer de detector-rangschikking wordt gezwaaid over de thermische referentiebron, wordt de uitgang van de analoog-naar-25 digitaal-omzetter vergeleken met 1,5 volt, hetgeen correspondeert met een verwachte referentiebron-temperatuur van 20°C boven de omgevingstemperatuur en een gevoeligheid van 0,075 V/°C. Daar elke detector wordt gemultiplexeerd naar de ingangsprocessor, wordt de corresponderende DCR-correctieterm uit het geheugen uitgelezen en toegevoegd aan de detectorspanning. De DCR-term wordt eveneens gebruikt voor het voor-instellen van het op/neer telwerk. De spanningscomparator peilt het telwerk af hetzij 30 ”op” danwel "neer” afhankelijk van het ingangssignaal aan de analoog-naar-digitaal-omzetter.The DCR values are updated with each image field (field) scan. When the detector array is swept over the reference thermal source, the analog-to-25 digital converter output is compared to 1.5 volts, which corresponds to an expected reference source temperature of 20 ° C above the ambient temperature and a sensitivity of 0.075 V / ° C. Since each detector is multiplexed to the input processor, the corresponding DCR correction term is read from memory and added to the detector voltage. The DCR term is also used to pre-set the up / down counter The voltage comparator gauges the counter either 30 ”up” or “down” depending on the input signal to the analog-to-digital converter.

Indien de FLIR-detectoringang plus de oude DCR-correctieterm laag is, dan wordt het telwerk afgepeild om ’’omhoog ’ te tellen totdat de ingang plus de DCR-correctie gelijk is (genormaliseerd) aan 1,5 volt. Indien de FLIR-detectoringang plus de oude term hoog is, dan wordt het telwerk afgepeild om "omlaag" te tellen totdat de ingang genormaliseerd is. Door verscheidene monsters van de ingang aan het telwerk te 35 verschaffen, wordt de ruis uitgemiddeld tot ± 1 minst significant bit (LSB) van de DCR-term. De DCR- correctie is ± 2 volt met 8 bit kwantisering, waardoor een DCR-correctie verkregen wordt tot ± 16 millivolt of ± 0,3 procent van het dynamische ingangsbereik van de analoog-naar-digitaal-omzetter. De nieuwe DCR-correctie wordt in het geheugen opgeslagen en gebruikt om de eerstvolgende actieve beeldvlakaftasting van de FLIR te corrigeren.If the FLIR detector input plus the old DCR correction term is low, the counter is deflated to count "up" until the input plus DCR correction equals (normalized) 1.5 volts. If the FLIR detector input plus the old term is high, the counter is tilted to count "down" until the input has normalized. By providing several samples of the input to the counter, the noise is averaged to ± 1 least significant bit (LSB) of the DCR term. The DCR correction is ± 2 volts with 8 bit quantization, providing a DCR correction to ± 16 millivolts or ± 0.3 percent of the dynamic input range from the analog-to-digital converter. The new DCR correction is stored in memory and used to correct the next active image plane scan of the FLIR.

40 De beginijking van de ARE-waarden wordt uitgevoerd tijdens de ijkmode. In deze mode, kijkt de aftastende FLIR-rangschikking naar een trefplaat met gelijkmatige temperatuur. De FLIR tast dus een gelijkmatige brontemperatuur af tijdens de actieve aftasttijd van het beeldvlak (field) en tast de thermische referentiebron af tijdens het inactieve (terugslag) gedeelte van de aftasting van het beeldvlak. Wanneer alle detectors kijken naar hetzelfde temperatuurverschil tussen het actieve gezichtsveld en de thermische 45 referentie, worden de enige verschillen in het uitgangssignaal veroorzaakt door verschillen in reageer-vermogen tussen de detectors.40 The initial calibration of the ARE values is performed during the calibration mode. In this mode, the scanning FLIR array looks at an even temperature target. Thus, the FLIR scans an even source temperature during the active scanning time of the image plane (field) and senses the thermal reference source during the inactive (flyback) portion of the scanning of the image plane. When all detectors look at the same temperature difference between the active field of view and the thermal 45 reference, the only differences in the output signal are caused by differences in reactivity between the detectors.

Aanvankelijk worden de ARE-waarden ingesteld op nul, en worden de voor een gelijkmatige uitgang vereiste DCR-verspringingen opgewekt. De gemiddelde ijk-scene-temperatuur wordt dan berekend uit acht successieve histogrammen. Deze gemiddelde scene-temperatuur wordt gebruikt als de comparatorreferen-50 tiespanning voor het bepalen van ARE-waarden. Deze zelf-aanpassende comparatorreferentie maakt ijking mogelijk van de detector-rangschikking met verschillende ijkscene-invoer, zoals lucht, aarde of testbeeld en dergelijke. De ARE-waarden worden opgewekt op een wijze soortgelijk aan de DCR-termen door de comparator te gebruiken om het op/neer-telwerk af te peilen voor het corrigeren van de ARE-waarden. De opwekking van ARE- en DCR-waarden is een iteratieproces. De nieuwe ARE-waarden verschuiven de 55 DCR-waarden, die op hun beurt de ARE-waarden instellen. Dit proces is convergerend, en na verscheidene beeldjes ("fields”), zijn de ARE- en DCR-teimen stabiel.Initially, the ARE values are set to zero, and the DCR offsets required for a steady output are generated. The mean calibration scene temperature is then calculated from eight successive histograms. This average scene temperature is used as the comparator reference voltage to determine ARE values. This self-adjusting comparator reference allows calibration of the detector array with different calibration scene inputs, such as air, ground or test image and the like. The ARE values are generated in a manner similar to the DCR terms by using the comparator to gauge the up / down counter to correct the ARE values. The generation of ARE and DCR values is an iteration process. The new ARE values shift the 55 DCR values, which in turn set the ARE values. This process is convergent, and after several frames ("fields"), the ARE and DCR samples are stable.

Voor het verder reduceren van de ruisgevoeligheid van de ARE-termen, geven de werkelijk opgeslagen 192135 6 ARE-waarden het gemiddelde weer van 32 opeenvolgende ARE-correcties. Aangezien de DCR- en ARE-ijking een gesloten lussysteem is rondom de analoog-naar-digitaal-omzetter, worden eventuele bewerkingsverschillen van kanaal naar kanaal eveneens gecompenseerd automatisch door dezelfde digitale uitgang te verschaffen voor elke detector door dezelfde delta-temperatuur-ingang. De ARE-compensatie 5 verschaft een bereik van een 1 ± 0,5 vermenigvuldigingsfactor met 8 bit kwantisering voor een nauwkeurigheid van ± 0,21 procent aan de ingang van de analoog-naar-digitaal-omzetter.To further reduce the noise sensitivity of the ARE terms, the 192135 6 ARE values actually stored represent the average of 32 consecutive ARE corrections. Since the DCR and ARE calibration is a closed loop system around the analog-to-digital converter, any editing differences from channel to channel are also compensated automatically by providing the same digital output for each detector through the same delta temperature input. The ARE compensation 5 provides a range of a 1 ± 0.5 multiplier with 8 bit quantization for an accuracy of ± 0.21 percent at the input of the analog-to-digital converter.

Interpolatie van de IR-aftastlijnen naar TV-lijnen is vereist voor het in kaart brengen van 320 IR-lijnen naar een TV-afbeelding van 525 lijnen, waarvan er 480 worden gebruikt. De interpolatiealgoritme brengt vier opeenvolgende IR aftastlijnen op sex TV-lijnen in kaart. De interpolatie wordt uitgevoerd op een IR/TV-10 beeldveldbasis voor het elimineren van instorting van het beeld dat het gevolg zou zijn, indien het gehele IR/TV-raster (twee beeldvelden) zou worden geïnterpoleerd. Deze enkele veldinterpolatie, waarbij beeld-instorting veroorzaakt door beeld- of sensorbeweging wordt geëlimineerd, introduceert wél enige achteruitgang van het oplossend vermogen in de verticale dimensie. Echter in de omgeving van de dynamische scene bij het vliegen op lage hoogte bijvoorbeeld, is de resulterende beeldkwaliteit beter met deze vorm van 15 veldinterpolatie.Interpolation of the IR scan lines to TV lines is required to map 320 IR lines to a TV picture of 525 lines, 480 of which are used. The interpolation algorithm maps four consecutive IR scan lines on sex TV lines. The interpolation is performed on an IR / TV-10 image field base to eliminate image collapse that would result if the entire IR / TV frame (two image fields) were interpolated. This single field interpolation, which eliminates image collapse caused by image or sensor motion, does introduce some deterioration in the vertical dimension. However, in the vicinity of the dynamic scene when flying at low altitude, for example, the resulting image quality is better with this form of field interpolation.

Automatische sterkte- en volume-instelling wordt verkregen door het verzamelen van een histogram van de scene-intensiteiten, het bepalen van zowel de minimale als de maximale intensiteit uit een 7,5 bij 10 graden venster in het onderste centrum van het gezichtsveld, of uit de totale scene. Het gezichtsveld wordt geselecteerd door het gebruik van poortschakelingen. De sterkte en het volume worden dan ingesteld voor 20 het afbeelden van slechts de video-intensiteiten, die terreinkenmerken representeren.Automatic strength and volume adjustment is obtained by collecting a histogram of the scene intensities, determining both the minimum and maximum intensity from a 7.5 by 10 degree window in the lower center of the field of view, or from the total scene. The field of view is selected through the use of gate circuits. The strength and volume are then adjusted to display only the video intensities representing terrain features.

De in de microprocessor gerealiseerde softwarealgoritme werkt als een laagdooriaatfilter ten opzichte van de maxima en minima van raster tot raster onder gebruikmaking van de volgende betrekking:The software algorithm realized in the microprocessor acts as a low pass filter to the raster to raster maxima and minima using the following relationship:

Mj = K(l - M, _ 1) + M, _ ·, waarin I = het gedetecteerde maximum of minimum, 25 M = het maximum- of minimumgebruik voor daaropvolgende berekening, M = maximum of minimum uit het vorige raster, en K = een weegfactor.Mj = K (l - M, _ 1) + M, _ ·, where I = the maximum or minimum detected, 25 M = the maximum or minimum usage for subsequent calculation, M = maximum or minimum from the previous grid, and K = a weighting factor.

Onder gebruikmaking van de maximum- en minimumwaarden na het filteren kunnen de sterkte- en voiumewaarden berekend worden uit de volgende betrekkingen: 30 G = 2n/ (Max + Min) L = (Max + Min)/2 waarin G = de versterkingsfactor, L = het volume, en N = het aantal bits voor een volledig dynamisch bereik van de afbeelding.Using the maximum and minimum values after filtering, the strength and voium values can be calculated from the following relations: 30 G = 2n / (Max + Min) L = (Max + Min) / 2 where G = the gain, L = the volume, and N = the number of bits for a full dynamic range of the image.

35 De uitgangstransformatie kan worden berekend uit de volgende betrekkingen: X(l) = G(l - L) + (2N/2 - 1) X(l) < 0, X(l) = 0 X(l) > 2N - 1, X(l) = 2N - 1 waarin X(l) = de uitgangswaarde voor een ingang I, 40 I = de ingang voor 0 tot 2M - 1, en M = het aantal ingangsbits.The output transformation can be calculated from the following relations: X (l) = G (l - L) + (2N / 2 - 1) X (l) <0, X (l) = 0 X (l)> 2N - 1, X (l) = 2N - 1 where X (l) = the output value for an input I, 40 I = the input for 0 to 2M - 1, and M = the number of input bits.

De digitale video uit de interpolator wordt gepoort naar het histogramgeheugen. Ofwel het totale gezichtsveld danwel het kleine venster wordt bemonsterd op alternatieve TV-velden. Elk intensiteitsniveau verhoogt de telling opgeslagen in het geheugen voor de speciale intensiteit. Aan het einde van één IR-45 beeldveldtijd, wordt het histogram uitgelezen uit de microprocessor om berekening mogelijk te maken van de sterkte- en volume-instellingen. De microprocessor voert ook een laagdooriaatfilteroperatie uit voor het integreren van verscheidene gegevensrasters. Vervolgens worden de sterkte- en volume-afstellingen berekend uit de gefilterde gegevens.The digital video from the interpolator is ported to the histogram memory. Either the total field of view or the small window is sampled on alternative TV fields. Each intensity level increases the count stored in the memory for the special intensity. At the end of one IR-45 image field time, the histogram is read from the microprocessor to allow calculation of the strength and volume settings. The microprocessor also performs a low-pass filtering operation to integrate various data frames. Then the strength and volume adjustments are calculated from the filtered data.

De sterkte- en volume-overdrachtsfunctie is aanwezig in de opzoektabel, die gevuld wordt in RAM door 50 de microprocessor. De opzoektabel wordt gebruikt om elke 9 bit digitale FLIR-intensiteit om te zetten in een 8 bit afbeeldingsvideo-intensiteit. De vereiste gammacorrectiefactoren voor de afbeelding en beeldpolariteits-factoren worden eveneens opgeslagen in de opzoektabel. Apertuurversterking wordt verkregen na digitaal-naar-analoog-conversie door de optische elementen, het oplossend vermogen van de afbeelding en detectorbemonstering. De apertuurcorrectie verschaft een versterking van 6 dB bij de Nyquist bemon-55 steringsfrequentie (0,54 cycle/mrad, T + 0,66 microseconden).The strength and volume transfer function is provided in the look-up table, which is filled in RAM by the microprocessor. The lookup table is used to convert any 9 bit digital FLIR intensity into an 8 bit image video intensity. The required gamma correction factors for the image and image polarity factors are also stored in the look-up table. Aperture gain is obtained after digital-to-analog conversion by the optical elements, image resolving power and detector sampling. The aperture correction provides a gain of 6 dB at the Nyquist sampling-55 sampling frequency (0.54 cycle / mrad, T + 0.66 microseconds).

Er is dus hier beschreven een signaalbewerker, die kan worden toegepast voor het verschaffen van een in elektronisch opzicht verbeterde videobeeldmakerij. Met softwaregestuurde digitale beeldverbeterings-Thus, there is described here a signal processor which can be used to provide an electronically enhanced video imaging. With software-controlled digital image enhancement

Claims (5)

7 192135 maatregelen kunnen worden gerealiseerd onder gebruikmaking van een betrekkelijk kleine hoeveelheid standaardgeïntegreerde circuits. Het systeem zorgt voor aangepaste ijking en de ijkfactoren worden voor onbepaalde tijd opgeslagen voor gebruik door het systeem. De temperatuur van de referentie-temperatuurbron gebruikt voor het ijken van het systeem, hoeft niet bekend te zijn om het systeem op de 5 juiste wijze te laten werken. De gelijkstroomniveaus van alle detectoren in het systeem worden automatisch teruggesteld op de DC-referentietemperatuur bepaald door de referentietemperatuurbron. Er behoeven geen handinstellingen te worden gemaakt tijdens het ijken of tijdens het bedrijf. Beeidverbeteringsfuncties zijn aanwezig in een opzoektabel in plaats dat zij moeten worden berekend door middel van analoge circuits zoals in conventionele signaalbewerkers. Een wijd dynamisch bereik wordt 10 verkregen onder gebruikmaking van digitale beeldbewerkingsschakelingen en technieken. Een toegenomen systeemfrequentieresponsie wordt verkregen door middel van de apertuurcorrectieschakeling. Flexibiliteit en groei van het systeem is mogelijk en kan worden gerealiseerd door middel van veranderingen in softwareprogramma’s. 157 192135 measures can be accomplished using a relatively small amount of standard integrated circuits. The system provides custom calibration and the calibration factors are stored indefinitely for use by the system. The temperature of the reference temperature source used to calibrate the system need not be known for the system to operate properly. The DC levels of all detectors in the system are automatically reset to the DC reference temperature determined by the reference temperature source. No manual adjustments need to be made during calibration or operation. Image enhancement functions are provided in a look-up table instead of having to be calculated by analog circuits as in conventional signal processors. A wide dynamic range is obtained using digital image processing circuits and techniques. An increased system frequency response is obtained by means of the aperture correction circuit. System flexibility and growth is possible and can be achieved through changes in software programs. 15 1. Signaalbewerkingsinrichting voor gebruik bij een beeldvormingsensorsysteem met een aantal detectoren, die een beeldscene aftasten gedurende een eerste gedeelte van een aftastcyclus en een referentie-20 temperatuurt)ron aftasten gedurende een tweede gedeelte van de aftastcyclus, voorzien van middelen voor het uitvoeren van correcties op de van de detectoren verkregen signalen, waarbij de signaalbewerkingsin-richting video-uitgangssignalen verschaft aan een videomonitor, welke signalen representatief zijn voor de beeldscene, met het kenmerk, dat de signaalbewerkingsinrichting bevat: - een met het beeldvormingsensorsysteem verbonden ingangsbewerkingsmiddel (21) voor het bewerken 25 van de van elk van het aantal detectoren verkregen analoge signalen om de versterkingsfactoren van de analoge signalen aan elkaar gelijk te maken tijdens het eerste gedeelte van de aftastcyclus op basis van opgeslagen versterkingsfactorcorrectiesignalen verkregen van een vooraf bepaalde ijkprocedure van de versterkingsfactoren van de detectoren, voor het bewerken van de analoge signalen om de gelijkstroomniveaus van de van elk van de detectoren afkomstige signalen te herstellen op de aan de referentie-30 temperatuurbron gerelateerde gelijkstroomwaarden tijdens het tweede gedeelte van de aftastcyclus, en voor het bewerken van de signalen met aan elkaar gelijkgemaakte versterkingsfactoren en met herstelde gelijkstroomwaarden om gedigitaliseerde eerste uitgangssignalen van het ingangsbewerkingsmiddel te verschaffen, waarbij het ingangsbewerkingsmiddel een middel bevat voor het automatisch genereren van versterkingsfactorgelijkmakingsfactoren en gelijkstroomherstelwaarden, bevattende een middel voor het 35 corrigeren van fouten in de gelijkmakingsfactoren, die resulteren uit de aanpassing van de herstel-waarden als gevolg van aanpassing van de gelijkmakingsfactoren; - een met het Ingangsbewerkingsmiddel (21) verbonden aftastomzettermiddel (22) voor het opslaan van de gedigitaliseerde eerste uitgangssignalen en het bewerken van de opgeslagen gedigitaliseerde eerste signalen om gedigitaliseerde tweede uitgangssignalen te verschaffen, die verenigbaar zijn met de 40 videomonitor; en - een met het aftastomzettermiddel (22) verbonden uitgangsbewerkingsmiddel (23) voor het bewerken van de gedigitaliseerde tweede uitgangssignalen op een wijze, die een programmatuurbestuurde gedigitaliseerde beeldverbetering mogelijk maakt, en voor het omzetten van de verbeterde gedigitaliseerde tweede uitgangssignalen in analoge videosignalen, verenigbaar met de videomonitor.A signal processing apparatus for use with an imaging sensor system having a plurality of detectors that scan an image scene during a first part of a scan cycle and scan a reference temperature during a second part of the scan cycle, comprising means for making corrections to the signals obtained from the detectors, the signal processing device providing video output signals to a video monitor, which signals are representative of the image scene, characterized in that the signal processing device comprises: - an input processing means (21) connected to the imaging sensor system for processing 25 of the analog signals obtained from each of the plurality of detectors to equalize the amplification factors of the analog signals during the first part of the scanning cycle based on stored amplification correction signals obtained from a predetermined calibration procedure of the Detector amplification factors, for processing the analog signals to restore the DC levels of the signals from each of the detectors to the DC values related to the reference temperature source during the second portion of the scan cycle, and for processing the signals with matched gain factors and with recovered DC values to provide digitized first inputs of the input processing means, the input processing means comprising means for automatically generating gain factor equalization factors and DC recovery values, including means for correcting errors in the equalizing factors, which result from the adjustment of the recovery values as a result of the adjustment of the equalization factors; - a scan converter means (22) connected to the Input Processing means (21) for storing the digitized first output signals and processing the stored digitized first signals to provide digitized second output signals compatible with the video monitor; and - an output processing means (23) connected to the scan converter means (22) for processing the digitized second output signals in a manner that allows a software controlled digitized image enhancement, and for converting the improved digitized second output signals into analog video signals, compatible with the video monitor. 2. Signaalbewerkingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het ingangsbewerkingsmiddel (21) bevat: een klemspanning-referentiecircuit voor het bewerken van de uitgangssignalen daarvan teneinde vaste spanningsreferentiesignalen te verschaffen voor het berekenen van de gelijkstroomherstelwaarden; een telketen voor het bewerken van de spanningsreferentiesignalen teneinde toe- en afnemende 50 signalen te verschaffen voor het instellen en normaliseren van de gelijkstroomherstelwaarden ten opzichte van de vaste spanningsreferentie tijdens elke aftastcyclus.Signal processing apparatus according to claim 1, characterized in that the input processing means (21) comprises: a clamp voltage reference circuit for processing its output signals to provide fixed voltage reference signals for calculating the DC recovery values; a counting circuit for processing the voltage reference signals to provide incremental and decremental signals for setting and normalizing the DC recovery values relative to the fixed voltage reference during each scanning cycle. 3. Signaalbewerkingsinrichting volgens conclusies 1-2, met het kenmeik, dat het aftastomzettermiddel (22) bevat: een aftastomzetter voor het opslaan van de gedigitaliseerde eerste uitgangssignalen; en 192135 8 een met de aftastomzetter verbonden interpolatiemiddel om de gedigitaliseerde eerste uitgangssignalen om te zetten in de gedigitaliseerde tweede uitgangssignalen, die verenigbaar zijn met de videomonitor.Signal processing apparatus according to claims 1-2, characterized in that the scan converter means (22) comprises: a scan converter for storing the digitized first output signals; and 192135 an interpolating means connected to the scan converter for converting the digitized first output signals into the digitized second output signals compatible with the video monitor. 4. Signaalbewerkingsinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het uitgangsbewerkingsmiddel bevat: 5 een opzoektabelopwekmiddel voor het berekenen en opslaan van een beeldverbeteringscoirectiesignalen bevattende opzoektabel; een met het opzoektabelopwekmiddel verbonden digitaal-naar-analoog-omzettermiddel voor het omzetten van van het aftastomzettermiddel verkregen signalen in analoge video-uitgangssignalen, die verenigbaar zijn met de videomonitor; 10 een met het digitaal-naar-analoog-omzettemniddel verbonden apertuurcorrectiemiddel voor het bewerken van de aan het opzoektabelopwekmiddel ontleende verbeterde signalen teneinde de modulatie-overdrachtsfunctie van het systeem te verbeteren; en een met het digitaal-naar-analoog-omzettermiddel verbonden processormiddel voor het berekenen van de de opzoektabel bevattende signalen.4. A signal processing apparatus according to claim 3, characterized in that the output processing means comprises: a look-up table generating means for calculating and storing a picture-enhancing direction signal containing look-up table; a digital-to-analog converter means connected to the look-up table generating means for converting signals obtained from the scan converter means into analog video output signals compatible with the video monitor; 10 an aperture correction means connected to the digital-to-analog converting means for processing the enhanced signals derived from the look-up table generating means to improve the modulation transfer function of the system; and a processor means connected to the digital-to-analog converter means for calculating the signals containing the look-up table. 5. Signaalbewerkingsinrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het opzoektabelopwekmiddel bevat: een histogramopwekmiddel voor het genereren van een histogram van het aantal malen dat de eerste uitgangssignalen zich op elk bij de sensor behorend intensiteitsniveau bevinden; een opzoektabelgeheugen voor het opslaan van de beeldverbeteringssignalen; 20 waarbij het processormiddel de beeldverbeteringscorrectiesignalen berekent onder gebruikmaking van het histogram en de berekende signalen opslaat in het opzoektabelgeheugen. Hierbij 4 bladen tekeningSignal processing apparatus according to claim 4, characterized in that the look-up table generating means comprises: a histogram generating means for generating a histogram of the number of times the first output signals are at each intensity level associated with the sensor; a look-up table memory for storing the image enhancement signals; 20 wherein the processor means calculates the image enhancement correction signals using the histogram and stores the calculated signals in the look-up table memory. Hereby 4 sheets drawing