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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt zur Verarbeitung von Störpixeln auf einer Detektorfläche eines Bilddetektors. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Störpixeln auf einer Detektorfläche eines Bilddetektors sowie einen Flugkörper mit einer solchen Vorrichtung.
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Das technische Gebiet der vorliegenden Erfindung betrifft die Verarbeitung von Störpixeln auf einer Detektorfläche eines Bilddetektors. Ein solcher Bilddetektor ist insbesondere Teil einer Kamera, z.B. Teil einer Wärmebildkamera.
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Moderne Wärmebildkameras nutzen häufig CMT (Cadmium-Mercury-Telluride, Cadmium-Quecksilber-Tellurid). CMT als solches ist giftig. Außerdem kann es sich als schwierig gestalten, die Kristallwachstumsrichtung einzuhalten, da sie im Wachstumsprozess spontan wechseln kann. Aufgrund eines sich daraus ergebenen aufwändigen Herstellungsverfahrens ist die Verwendung des Materials CMT teuer.
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Des Weiteren neigt das Material CMT in Wärmebildkameras dazu, spontan Störpixel zu zeigen. Solche Störpixel weichen spontan von einer vorher in einem Abgleichvorgang, zum Beispiel in einem Non-Uniformity-Correction-Prozess, ermittelten Kennlinie ab und erscheinen im aufgenommenen Bild als helle oder dunkle Bildelemente, die keinen Bezug zum Bildinhalt des aufgenommenen Bildes haben. Ferner ist die Persistenz solcher Störpixel stark erratisch, sie kann einige Sekunden mit fester Frequenz betragen oder auch zufällig auftreten.
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Beispielsweise bei der Verwendung von solchen Wärmebildkameras in Aufklärungsplattformen kann dies zu erheblichen Fehlinterpretationen führen, insbesondere dann, wenn die gesuchten Objekte klein und weit entfernt sind und damit als sogenannte Punktziele in einer sehr frühen Phase wahrgenommen werden. Es ist weiterhin überaus problematisch, wenn der Tracker der Aufklärungsplattform diesem Störpixel oder Fehlpixel folgt und auf dieses aufschaltet, so dass ein echtes Ziel dann nicht mehr verfolgt werden kann.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Verarbeitung von Störpixeln auf einer Detektorfläche eines Bilddetektors zu verbessern.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Verarbeitung von Störpixeln auf einer Detektorfläche eines Bilddetektors vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte a) und b):
- a) Verschieben eines mittels des Bilddetektors aufgenommenen Bildes in Bezug auf die Detektorfläche zum Detektieren von Störpixeln auf der Detektorfläche, und
- b) Kompensieren der Verschiebung bei einer Anzeige des aufgenommenen Bildes durch ein Anzeigegerät.
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Mittels Verschieben des aufgenommenen Bildes um einen definierten Weg und in eine definierte Richtung ist es möglich, Störpixel auf der Detektorfläche zu detektieren. Ein Störpixel behält vor und nach der Verschiebung ein Signal-Missverhältnis zu seiner direkten Umgebung, das heißt zu seinen benachbarten Pixeln, und wird dadurch von intakten Pixeln unterscheidbar. Ein detektiertes Störpixel kann vorteilhafterweise als solches deklariert und elektronisch bearbeitet werden. Insbesondere wird die Verschiebung gemäß Schritt a) wieder rückgängig gemacht, insbesondere durch ein Zurückverschieben.
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Ferner ist es möglich, nach Verschwinden der Störung bei einem bestimmten Pixel, dieses als Störpixel wieder abzumelden und als funktionsbereites intaktes Pixel für das Gesamtbild wiederzuverwenden.
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Vorzugsweise wird ein Signalwert eines bestimmten, als Störpixel detektierten Pixels durch einen Mittelwert oder durch einen Median von Signalwerten der zu dem bestimmten Pixel benachbarten Pixel ersetzt.
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Detektierte Störpixel werden beispielsweise bei der Verwendung von Trackern farblich gekennzeichnet, zum Beispiel durch eine Signalfarbe, wie rot.
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Wird das gesamte Bild relativ zu der Detektorfläche beispielsweise mittels Piezoelementen oder Piezoeinrichtungen verschoben, so kann diese Verschiebung durch einen Betrachter, insbesondere durch einen menschlichen Betrachter, oder durch eine nachgelagerte technische Einrichtung, wie beispielsweise ein Anzeigegerät, erkennbar sein. Dies könnte insbesondere der menschliche Betrachter als verwirrend wahrnehmen. Daher wird diese Verschiebung für den Betrachter kompensiert und folglich unsichtbar gestaltet. Dazu wird in Schritt b) die im Bild sichtbare Verschiebung beispielsweise elektronisch kompensiert, etwa dadurch, dass die beiden äußersten Spalten rechts und links am Bildrand des Anzeigegeräts schwarz bleiben, um einen Puffer für die Verschiebung um ein Pixel in horizontaler Richtung zu schaffen. Es ist aber auch möglich, eine schwarze Zeile jeweils oben und unten am Bildrand des Anzeigegeräts vorzusehen, so dass auch in der Höhe verschoben werden kann.
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Es ist weiterhin möglich, mehr als eine Zeile oder Spalte zu schwärzen, um einen größeren Verschiebeweg bei einem potentiellen Vorhandensein einer Vielzahl von Störpixeln zu ermöglichen. Dabei ist es möglich, sowohl periodische Verschiebewege als auch zufällige oder quasi-zufällige Verschiebewege vorzusehen. Aufgrund des Vorsehens dieser schwarzen Zonen, gebildet durch schwarze Spalten und/oder Zeilen an der Anzeige des Anzeigegeräts, ist die Verschiebung kompensiert und der Betrachter, insbesondere der menschliche Betrachter, nimmt kein Zittern mehr wahr.
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Der Bilddetektor ist insbesondere Teil einer Kamera, beispielsweise einer Wärmebildkamera, einer CCD-Kamera, einer LCD-Kamera, einer CMOS-Kamera oder dergleichen. Die den Bilddetektor aufweisende Kamera ist beispielsweise von außen stabilisiert. Alternativ oder zusätzlich weist die Kamera vorzugsweise eine Bildstabilisierung auf. Für das Beispiel der Wärmebildkamera ist der Bilddetektor ein Wärmebilddetektor, der beispielsweise als sogenanntes Focal-Plane-Array (FPA) realisiert ist.
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Das Anzeigegerät umfasst insbesondere einen Bildschirm. Der Bildschirm ist beispielsweise von der den Bilddetektor ausweisenden Kamera entkoppelt. Alternativ kann das Anzeigegerät auch Teil der Kamera sein. Des Weiteren ist das Anzeigegerät vorzugsweise mit einem Tracker zur Nachverfolgung von Zielen gekoppelt.
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Das Bild kann auch als Pixel-Bild bezeichnet werden. Das Pixel kann auch als Bild, Bildzelle oder Bildelement bezeichnet werden. Das Störpixel kann auch als Fehlerpixel oder defektes Pixel bezeichnet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Bilddetektor einen auf der Detektorfläche angeordneten Detektor-Array mit einer Vielzahl von Detektorelementen zur Bereitstellung von Pixeln auf.
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Bei der Verschiebung des aufgenommenen Bildes in Bezug auf die Detektorfläche kann entweder das Bild verschoben werden oder die Detektorfläche kann verschoben werden oder beide, das Bild und die Detektorfläche, können relativ zueinander verschoben werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schritt a):
Verschieben des Detektor-Arrays um einen vorbestimmten Verschiebeweg in eine vorbestimmte Richtung.
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Insbesondere wird der Detektor-Array anschließend um den vorbestimmten Verschiebeweg in die entgegengesetzte Richtung zu der vorbestimmten Richtung zurückverschoben.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform entspricht der vorbestimmte Verschiebeweg einer bestimmten Pixel-Anzahl von Pixeln.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Detektor-Array mittels Piezoelementen verschoben. Die Piezoelemente können die Verschiebung vorteilhafterweise innerhalb von Millisekunden bewirken. Die Piezoelemente sind vorzugsweise dazu eingerichtet, zur Bewerkstelligung der Relativverschiebung zwischen dem Bild und der Detektorfläche zumindest einen Spiegel der Kamera, zumindest eine Linse der Kamera und/oder die Detektorfläche zu verschieben.
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Die Piezoelemente können beispielsweise Teil einer Bildstabilisierung der Kamera sein, welche den Bilddetektor umfasst. Die Bildstabilisierung mittels Piezoelementen kann das gesamte Detektor-Array beispielsweise um ein oder zwei Pixel in der Höhe und/oder in der Breite verschieben.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Detektor-Array mittels elektromagnetischer Elemente verschoben.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zum Verschieben des Detektor-Arrays jedem Detektorelement des Detektor-Arrays genau ein Piezoelement zugeordnet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein bestimmtes Pixel als Störpixel detektiert, wenn das bestimmte Pixel sowohl vor dem Verschieben als auch nach dem Verschieben ein Signal-Missverhältnis zu seinen benachbarten Pixeln aufweist. Ein Pixel wird demnach als Störpixel detektiert und deklariert, wenn das Pixel vor dem Verschieben und nach dem Verschieben zumindest ein bestimmtes Signal-Missverhältnis zu den benachbarten Pixeln aufweist. Folglich ist das Signal-Missverhältnis des Pixels vor und nach dem Verschieben größer als ein vorbestimmter Schwellwert, um das Pixel als Störpixel zu detektieren.
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Beispielsweise ist das bestimmte Pixel vor dem Verschieben schwarz und dessen Nachbarpixel sind weiß und das bestimmte Pixel ist auch nach dem Verschieben nach wie vor schwarz und die benachbarten Pixel bleiben weiß.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Bestimmen des Signal-Missverhältnisses des bestimmten Pixels:
- – Berechnen eines Mittelwerts von Signalwerten der zu dem bestimmten Pixel benachbarten Pixeln,
- – Ermitteln eines aktuellen Signalwerts des bestimmten Pixels,
- – Festlegen des bestimmten Pixels als Störpixel, wenn der ermittelte aktuelle Signalwert des bestimmten Pixels größer als eine Summe aus dem berechneten Mittelwert und einem Schwellwert ist.
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Der Mittelwert von Signalwerten der zum bestimmten Pixel und damit zum Störpixel benachbarten Pixeln ist ein geeigneter Wert für die Ersetzung des Signalwerts des Störpixels.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Bestimmen des Signal-Missverhältnisses des bestimmten Pixels:
- – Berechnen eines Median von Signalwerten der zu dem bestimmten Pixel benachbarten Pixeln,
- – Ermitteln eines aktuellen Signalwerts des bestimmten Pixels,
- – Festlegen des bestimmten Pixels als Störpixel, wenn der ermittelte aktuelle Signalwert des bestimmten Pixels größer als eine Summe aus dem berechneten Median und einem Schwellwert ist.
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Der Median von Signalwerten der zum bestimmten Pixel und damit zum Störpixel benachbarten Pixeln ist ferner ein geeigneter Wert für die Ersetzung des Signalwerts des Störpixels. Alternativ kann ein Störpixel auf der Anzeige auch ausgeblendet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Schwellwert an eine aktuelle Rauschumgebung des Bilddetektors angepasst. Hierdurch wird die aktuelle Rauschumgebung des Bilddetektors vorteilhafterweise kompensiert.
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Die Störpixel werden vorzugsweise unter Verwendung einer Blacklist verwaltet. Nach Verschwinden einer Störung eines als Störpixel gekennzeichneten bestimmten Pixels wird dieses bestimmte Pixel von der Blacklist wieder abgemeldet und kann als funktionsbereites Pixel für das Gesamtbild wiederverwendet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Verschiebung gemäß Schritt a) durch das Anzeigegerät elektronisch kompensiert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Verschieben gemäß Schritt a) in vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt. Die Zeitintervalle sind insbesondere kleiner als eine Sekunde.
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Somit sind Störpixel nie länger als dieses bestimmte Zeitintervall von beispielsweise weniger als einer Sekunde für den Benutzer sichtbar.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden der Schritt a) und der Schritt b) aufeinander synchronisiert. Hierdurch werden das Verschieben des aufgenommenen Bildes in Bezug auf die Detektorfläche und die Kompensation der Verschiebung synchronisiert, so dass für den Benutzer kein Wackeln oder Zittern wahrnehmbar ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei der Anzeige des aufgenommenen Bildes durch das Anzeigegerät jeweils eine Anzahl von äußeren Spalten auf beiden Seiten der Anzeige schwarz dargestellt, um einen Puffer für einen horizontalen Verschiebeweg einer der Anzahl entsprechenden Pixelanzahl von Pixeln zu schaffen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei der Anzeige des aufgenommenen Bildes durch das Anzeigegerät jeweils eine Anzahl von äußeren Zeilen auf beiden Seiten der Anzeige schwarz dargestellt, um einen Puffer für einen vertikalen Verschiebeweg einer der Anzahl entsprechenden Pixelanzahl von Pixeln zu schaffen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
Aufnehmen des Bildes mittels des Bilddetektors mit einer ersten Frequenz,
Anzeigen des aufgenommenen Bildes mit einer zweiten Frequenz, wobei die erste Frequenz größer oder gleich einem Doppelten der zweiten Frequenz ist.
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Beispielsweise ist die erste Frequenz 50 Hertz oder 100 Hertz.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
Ermitteln einer Frequenz einer äußeren Schwingungsanregung, und
Anpassen einer Korrekturfrequenz, mittels welcher die Schritte a) und b) durchgeführt werden, in Abhängigkeit der ermittelten Frequenz der äußeren Schwingungsanregung.
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Für das Beispiel, dass der Bilddetektor auf einem Fahrzeug montiert ist, ist die Frequenz der äußeren Schwingungsanregung beispielsweise durch Diesel-Vibrationen, Fahrteinflüsse oder dergleichen beeinflusst. Die Frequenz der äußeren Schwingungsanregung kann mittels eines Sensors gemessen werden und die Korrekturfrequenz kann in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal dieses Sensors angepasst werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß einer der Ausführungsformen des ersten Aspekts veranlasst.
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Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Störpixeln auf einer Detektorfläche eines Bilddetektors vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst eine erste Einheit und eine zweite Einheit. Die erste Einheit ist zum Verschieben eines mittels des Bilddetektors aufgenommenen Bildes in Bezug auf die Detektorfläche zum Detektieren von Störpixeln auf der Detektorfläche eingerichtet. Die zweite Einheit ist zum Kompensieren der Verschiebung bei einer Anzeige des aufgenommenen Bildes durch ein Anzeigegerät eingerichtet.
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Die jeweilige Einheit, zum Beispiel die erste Einheit, kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die Einheit als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein.
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Die Vorrichtung kann beispielsweise als Computerprogrammprodukt ausgebildet sein. Ferner ist die Vorrichtung beispielsweise Teil einer Kamera, z.B. Teil einer Wärmebildkamera.
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Die für das vorgeschlagene Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Vorrichtung entsprechend.
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Gemäß einem vierten Aspekt wird eine Anordnung vorgeschlagen, welche eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Störpixeln auf einer Detektorfläche eines Bilddetektors gemäß dem dritten Aspekt umfasst. Die Anordnung ist insbesondere ein Tracker einer Aufklärungsplattform, ein Flugkörper, beispielsweise ein Lenkflugkörper, oder ein Luftfahrzeug, beispielsweise ein Flugzeug oder eine Drohne. Durch die Verwendung der Vorrichtung wird die Reichweite der Anordnung erhöht. Insbesondere werden auch die Berechnungen von Rendezvous-Punkten zwischen getrackten Zielobjekten und Angriffsmitteln, wie Raketen, verbessert.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
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1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Verarbeitung von Störpixeln auf einer Detektorfläche eines Bilddetektors;
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2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Bilddetektors;
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3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Verarbeitung von Störpixeln auf einer Detektorfläche eines Bilddetektors;
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4 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines mittels des Bilddetektors der 1 aufgenommenen Bildes;
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5 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines mittels des Bilddetektors der 1 aufgenommenen und verschobenen Bildes mit einem Störpixel;
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6 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines mittels des Bilddetektors der 1 aufgenommenen und verschobenen Bildes ohne Störpixel;
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7 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Anzeigegeräts;
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8 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels für das Bestimmen eines Signal-Missverhältnisses eines Pixels;
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9 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels für das Bestimmen eines Signal-Missverhältnisses eines Pixels;
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10 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Verarbeitung von Störpixeln auf einer Detektorfläche eines Bilddetektors; und
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11 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Flugkörper mit einer Vorrichtung gemäß 10.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen, sofern nichts anderes angegeben ist.
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In 1 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Verarbeitung von Störpixeln S (siehe 5) auf einer Detektorfläche 11 eines Bilddetektors 10 dargestellt.
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Ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines solchen Bilddetektors 10 ist in 2 gezeigt. Der Bilddetektor 10 der 2 umfasst einen auf der Detektorfläche 11 angeordneten Detektor-Array 12. Der Detektor-Array 12 hat eine Vielzahl von Detektorelementen 13 zur Bereitstellung von Pixeln P. Die Detektorelemente 13 sind in einer Matrix auf dem Detektor-Array 12 angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der Detektor-Array 12 auf der Detektorfläche 11 der 2 nur in der linken oberen Ecke angedeutet. Tatsächlich ist der Detektor-Array 12 auf der gesamten Detektorfläche 11 angeordnet. Ferner ist aus Gründen der Veranschaulichung nur ein Pixel der Vielzahl der Pixel mit einem P bezeichnet. Das jeweilige Detektorelement 13 stellt für das jeweilige Pixel P ausgangsseitig einen Signalwert bereit. Das Pixel P kann auch als Bild, Bildzelle oder Bildelement bezeichnet werden. Der Detektor-Array 12 stellt insbesondere eine digitale Rastergraphik dar, wobei die Pixel P die einzelnen Farbwerte der digitalen Rastergraphik sind.
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Das Verfahren gemäß 1 umfasst die folgenden Schritte 101 und 102:
In Schritt 101 wird ein mittels des Bilddetektors 10 aufgenommenes Bild B1 (siehe 4) in Bezug auf die Detektorfläche 11 zum Detektieren von Störpixeln S auf der Detektorfläche 11 verschoben (siehe 5, 6). Dabei wird der Detektor-Array 12 insbesondere um einen vorbestimmten Verschiebeweg W in eine vorbestimmte Richtung R verschoben. Der Verschiebeweg W entspricht insbesondere einer bestimmten Pixelanzahl. Beispielsweise kann ein Verschiebeweg einem Pixel oder zwei Pixeln entsprechen. Der Detektor-Array 12 wird insbesondere mit Piezoelementen verschoben. Dabei kann jedem Detektorelement 13 des Detektor-Arrays 12 genau ein Piezoelement zugeordnet sein.
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Das Verschieben gemäß Schritt 101 wird insbesondere in vorbestimmten Zeitinterwallen durchgeführt. Die Zeitintervalle sind insbesondere kleiner als eine Sekunde.
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In Schritt 102 wird die Verschiebung des Schrittes 101 bei einer Anzeige 21 des aufgenommenen Bildes B2 (siehe 5), B3 (siehe 6) durch ein Anzeigegerät 20 (siehe 7) kompensiert. Insbesondere wird die Verschiebung gemäß Schritt 101 durch das Anzeigegerät 20 elektronisch kompensiert. Dabei wird vorzugsweise das Bild B1 mittels des Bilddetektors 10 mit einer ersten Frequenz f1 aufgenommen. Das aufgenommene Bild B2, B3 wird mit einer zweiten Frequenz f2 angezeigt, wobei die erste Frequenz f1 größer oder gleich einem Doppelten der zweiten Frequenz f2 ist (f1 ≥ 2·f2).
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Insbesondere werden die Schritte 101 und 102 aufeinander synchronisiert. Ferner ist es möglich, dass eine Frequenz einer äußeren Schwingungsanregung ermittelt wird und eine Korrekturfrequenz, mittels welcher die Schritte 101 und 102 durchgeführt werden, in Abhängigkeit der ermittelten Frequenz der äußeren Schwingungsanregung angepasst wird. Wenn beispielsweise der Bilddetektor 10 auf einem Fahrzeug montiert ist, so kann die Frequenz der äußeren Schwingungsanregung des Fahrzeuges ermittelt werden und die Korrekturfrequenz für die Schritte 101 und 102 in Abhängigkeit dieser angepasst werden.
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Hierzu zeigt 4 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines ausgenommenen Bildes B1. Aus Gründen der Veranschaulichung hat das Bild B1 nur ein einziges Pixel P, welches schwarz ist. Alle anderen Pixel sind weiß.
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Die 5 und 6 zeigen das aufgenommene Bild B1 der 4 nach einer Verschiebung um ein Pixel nach rechts. Damit entspricht der Verschiebeweg W einem Pixel und die Verschieberichtung R ist von links nach rechts.
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Bei dem Bild B2 der 5 ist das Pixel P unverändert gegenüber dem nichtverschobenen Bild B1 der 4. Obgleich die 5 ein verschobenes Bild B2 zeigt, ist der Ort des schwarzen Flecks unverändert bei dem Pixel P. Folglich ist das Pixel P in der 5 ein Störpixel S.
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Demgegenüber ist bei dem Bild B3 der 6 das Pixel P verändert gegenüber dem nicht-verschobenen Bild B1 der 4. In dem Bild B3 der 5 ist der schwarze Fleck um ein Pixel nach rechts gewandert. Das Pixel P ist in dem Bild B3 der 6 weiß. Folglich ist das Pixel P in der 6 kein Störpixel.
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Die 4 bis 6 zeigen damit, dass ein jeweiliges bestimmtes Pixel P durch eine Verschiebung des aufgenommenen Bildes in Bezug auf die Detektorfläche 11 als Störpixel S detektiert werden kann.
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In 3 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Verarbeitung von Störpixeln S auf einer Detektorfläche 11 eines Bilddetektors 10 dargestellt. Das zweite Ausführungsbeispiel der 3 basiert auf dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 und umfasst die folgenden Verfahrensschritte 301–303.
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In Schritt 301 wird ein mittels des Bilddetektors 10 aufgenommenes Bild B1 in Bezug auf die Detektorfläche 11 (siehe 2) zum Detektieren von Störpixeln S auf der Detektorfläche 11 verschoben. Insbesondere entspricht der Schritt 301 der 3 dem Schritt 101 der 1. Aus diesen Gründen wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung des Schrittes 101 der 1 Bezug genommen.
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In Schritt 302 wird ein bestimmtes Pixel P (siehe beispielsweise 5) als Störpixel S detektiert und als solches deklariert, wenn das bestimmte Pixel P sowohl vor dem Verschieben als auch nach dem Verschieben ein Signal-Missverhältnis zu seinen benachbarten Pixeln aufweist. Wie der Vergleich der 4 und 5 zeigt, hat das bestimmte Pixel P in der 5 sowohl vor dem Verschieben (4) als auch nach dem Verschieben (5) ein gleichbleibendes Signal-Missverhältnis zu seinen benachbarten Pixeln. Das Pixel P hat insbesondere acht benachbarte Pixel.
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Im Gegensatz hierzu zeigt der Vergleich der 4 und 6, dass das bestimmte Pixel P vor dem Verschieben (siehe 4) und nach dem Verschieben (siehe 6) nicht ein gleiches Signal-Missverhältnis zu seinen benachbarten Pixeln aufweist. Mit anderen Worten, in der 4 ist das Pixel P schwarz und in der 6 ist das Pixel P weiß. Der schwarze Fleck wanderte in 6 aufgrund der Verschiebung um ein Pixel nach rechts.
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In Schritt 303 wird die Verschiebung des Schrittes 301 bei einer Anzeige 21 des aufgenommenen Bildes B2, B3 durch ein Anzeigegerät 20 (siehe 7) kompensiert.
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Der Schritt 303 kann insbesondere umfassen, dass bei der Anzeige 21 des aufgenommenen Bildes B2, B3 durch das Anzeigegerät 20 (siehe 7) jeweils eine Anzahl von äußeren Spalten CB (Column Black) schwarz dargestellt wird, um einen Puffer für einen horizontalen Verschiebeweg W einer der Anzahl entsprechenden Pixelanzahl von Pixeln zu schaffen. Entsprechend kann bei der Anzeige 21 auch jeweils eine Anzahl von äußeren Zeilen RB (Row Black) auf beiden Seiten der Anzeige 21 schwarz dargestellt werden, um einen Puffer für einen vertikalen Verschiebeweg W einer der Anzahl entsprechenden Pixelanzahl von Pixeln zu schaffen. Bei dem Beispiel der 7 entspricht sowohl der vertikale Puffer als auch der horizontale Puffer zwei Pixeln. Folglich sind in den Beispielen der 7 jeweils die beiden äußeren Spalten CB und die beiden äußeren Zeilen RB schwarz dargestellt.
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In 8 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels für das Bestimmen eines Signal-Missverhältnisses eines bestimmten Pixels P dargestellt.
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In Schritt 801 wird ein Mittelwert von Signalwerten der zu dem bestimmten Pixel P benachbarten Pixeln berechnet.
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In Schritt 802 wird ein aktueller Signalwert des bestimmten Pixels P berechnet.
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In Schritt 803 wird das bestimmte Pixel P als Störpixel deklariert, wenn der ermittelte aktuelle Signalwert des bestimmten Pixels P größer ist als eine Summe aus dem berechneten Mittelwert und einem Schwellwert.
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9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für das Bestimmen des Signal-Missverhältnisses des bestimmten Pixels P.
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In Schritt 901 wird ein Median von Signalwerten der zu dem bestimmten Pixel P benachbarten Pixeln berechnet.
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In Schritt 902 wird ein aktueller Signalwert des bestimmten Pixels P ermittelt.
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In Schritt 903 wird das bestimmte Pixel P als ein Störpixel deklariert, wenn der ermittelte aktuelle Signalwert des bestimmten Pixels P größer ist als eine Summe aus dem berechneten Median und einem Schwellwert.
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Vorzugsweise wird ein Signalwert eines bestimmten als Störpixel S detektierten Pixels P durch den Mittelwert oder durch den Median der zu dem bestimmten Pixel P benachbarten Pixel ersetzt.
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Der Schwellwert gemäß 9 wie auch gemäß 8 kann insbesondere an eine aktuelle Rauschumgebung des Bilddetektors 10 angepasst werden. Die Störpixel S werden vorzugsweise unter Verwendung einer Blacklist verwaltet. Nach Verschwinden einer Störung eines als Störpixel S deklarierten bestimmten Pixels P wird dieses bestimmte Pixel P von der Blacklist wieder abgemeldet und kann als funktionsbereites Pixel P für das Gesamtbild wiederverwendet werden.
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10 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 30 zur Verarbeitung von Störpixeln S auf einer Detektorfläche 11 eines Bilddetektors 10. Ein Beispiel eines solchen Bilddetektors 10 ist in 2 dargestellt.
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Die Vorrichtung 30 der 10 umfasst eine erste Einheit 31 und eine zweite Einheit 32.
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Die erste Einheit 31 ist dazu eingerichtet, ein mittels des Bilddetektors 10 aufgenommenes Bild B1 in Bezug auf die Detektorfläche 11 zum Detektieren von Störpixeln S auf der Detektorfläche 11 zu verschieben. Beispiele für das Verschieben sind in den 5 und 6 erläutert.
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Die zweite Einheit 32 ist dazu eingerichtet, die Verschiebung bei einer Anzeige 21 des aufgenommenen Bildes B2, B3 durch ein Anzeigegerät 20 zu kompensieren.
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11 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Flugkörpers 40. Der Flugkörper 40 ist beispielsweise ein Lenkflugkörper. Der Lenkflugkörper 40 umfasst eine Wärmebildkamera 41. Die Wärmebildkamera 41 integriert eine Vorrichtung 30 zur Verarbeitung von Störpixeln S, wie sie in Bezug zu 10 erläutert ist.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bilddetektor
- 11
- Detektorfläche
- 12
- Detektor-Array
- 13
- Detektorelement
- 20
- Anzeigegerät
- 21
- Anzeige
- 30
- Vorrichtung
- 31
- erste Einheit
- 32
- zweite Einheit
- 40
- Flugkörper
- 41
- Wärmebildkamera
- W
- Verschiebeweg
- R
- Richtung
- P
- Pixel
- S
- Störpixel
- CB
- schwarze äußere Spalten
- RB
- schwarze äußere Zeilen
- 101
- Verfahrensschritt
- 102
- Verfahrensschritt
- 103
- Verfahrensschritt
- 301
- Verfahrensschritt
- 302
- Verfahrensschritt
- 303
- Verfahrensschritt
- 801
- Verfahrensschritt
- 802
- Verfahrensschritt
- 803
- Verfahrensschritt
- 901
- Verfahrensschritt
- 902
- Verfahrensschritt
- 903
- Verfahrensschritt