DE1798311C1

DE1798311C1 - Process for controlling the scanning speed in IR line scan devices

Info

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

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Abtastgeschwindigkeit bei Line-Scan-Geräten, insbesondere ein Verfahren zur Anpassung der Abtastgeschwindigkeit an die Übergrundgeschwindigkeit.The invention relates to a method for regulating the scanning speed in line scan devices, in particular a method of adapting the scanning speed to the ground speed.

Bekannt sind IR-Line-Scan-Geräte, die in Flugzeugen oder Aufklärungsraketen eingesetzt werden und beim Überfliegen den Erdboden in Streifen bestimmter Breite senkrecht zur Flugrichtung abtasten. Es handelt sich hierbei um Einzeldetektorgeräte, deren geometrische Winkelauflösung durch die IR-Optik und die Zellengröße gegeben ist. Die Breite des abgetasteten Geländestreifens ist daher abhängig von der Flughöhe. Bei diesen Geräten steht die IR-Optik fest; die Abtastung geschieht mit Hilfe eines rotierenden Umlenkspiegelsystems. Bei höheren Fluggeschwindigkeiten werden mehrere Detektoren in einer Reihe hintereinander angeordnet und mit einer Umdrehung des Spiegelsystems mehrere unmittelbar aneinander grenzende Streifen gleichzeitig abgetastet.Are known IR line scan devices that are used in airplanes or reconnaissance missiles are used and when they fly over the ground in strips of certain Scan the width perpendicular to the direction of flight. These are single detector devices whose geometric Angular resolution is given by the IR optics and the cell size. The width of the scanned Terrain strip is therefore dependent on the flight altitude. The IR optics are fixed in these devices; the Scanning takes place with the help of a rotating deflecting mirror system. At higher flight speeds several detectors are arranged in a row one behind the other and with one rotation the mirror system scanned several directly adjacent strips at the same time.

Um eine kontinuierliche Abtastung ohne Überschneidung und ohne Auslassung von Geländestreifen zu erzielen, muß die Rotationsgeschwindigkeit des Abtastspiegelsystems dem momentanen Verhältnis Geschwindigkeit/Höhe (V/H) angepaßt werden. Dies ist vor allem notwendig bei Geräten mit einer Detektorreihenanordnung. Zu diesem Zweck werden üblicherweise die Fluggeschwindigkeit und die Flughöhe ermittelt, hieraus das Verhältnis V/H errechnet und danach die Abtastgeschwindigkeit eingestellt. Das Verfahren ist umständlich und erfordert einen ziemlich Aufwand an Bauteilen.To ensure continuous scanning without overlapping and without leaving strips of terrain achieve, the speed of rotation of the scanning mirror system must match the current speed / altitude ratio (V / H) can be adjusted. This is especially necessary for devices with a row of detectors. For this purpose, the airspeed and the flight altitude are usually determined from this the ratio V / H is calculated and then the scanning speed is set. The procedure is cumbersome and requires a fair amount of component parts.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem nur eine Regelgröße zur Steuerung der Abtastgeschwindigkeit herangezogen werden muß. Die Informationsquelle, die sich zu diesem Zweck anbietet, ist die Bildinformation des abgetasteten Wärmebildes selbst. Das Verfahren läßt sich nur bei Geräten mit Mehr-Detektor-Anordnung anwenden.The object of the invention is to develop a method in which only one control variable is used for control the scanning speed must be used. The source of information that can be used for this purpose is the image information of the scanned thermal image itself. The method can only be used with Use devices with a multiple detector arrangement.

Die genannte Erfindungsaufgabe wird dadurch gelöst, daß das gesamte Gelände oder Teile des Geländes mit "> verschiedenen Detektoren doppelt abgetastet werden und die zur Regelung der Abtastgeschwindigkeit erforderliche Regelspannung aus einem Vergleich der mit verschiedenen Detektoren in den beiden Abtastperioden aufgenommenen Signale gewonnen wird. -t) Die Funktionsweise der automatischen Ableitung der Regelgröße aus dem abgetasteten Wärmebild ist in Fig. 1 am Beispiel einer Reihenanordnung von 10 Detektoren gezeigt. Die Detektoren sind in ihrer n-ten Stellung mit 1 bis 10, in ihrer (n+ l)-ten Stellung mit 1,, -■> bis lOj bezeichnet. Der Pfeil 11 soll die Flugrichtung, der Pfeil 12 die Richtung der Abtastbewegung anzeigen. 13 ist ein heißer Punkt im Gelände. Bei der Abtastung wird der pro Abtastung erfaßte Geiändestreifen in 10 gleich breite Einzelstreifen zerlegt. Im einfachsten Fall wird i» man die Abtastgeschwindigkeit bei vorgegebenem V/H-Verhältnis so wählen, daß das gesamte Gelände doppelt abgetastet wird; das geschieht nach F i g. 1 dadurch, daß der Geländestreifen, der bei der n-ten Abtastung durch die Detektoren 1 bis 5 erfaßt wird, bei Γι der (n+ l)-ten Abtastung von den Detektoren 6_d bis 10,, überstrichen wird. Der heiße Punkt 13, welcher bei der n-ten Abtastung durch Detektor 2 erfaßt wird (Fig. 1), erscheint bei vollkommen angepaßter Abtastgeschwindigkeit bei der (n+\)-ten Abtastung auf dem Detektor H₁ 7 α (vgl. F ig. 2a).The stated object of the invention is achieved in that the entire area or parts of the area are scanned twice with "> different detectors and the control voltage required to regulate the scanning speed is obtained from a comparison of the signals recorded with different detectors in the two scanning periods. -T) The mode of operation of the automatic derivation of the controlled variable from the scanned thermal image is shown using the example of a row arrangement of 10 detectors in Fig. 1. The detectors are in their nth position with 1 to 10, in their (n + 1) th position with 1 The arrow 11 is intended to indicate the direction of flight, the arrow 12 the direction of the scanning movement. 13 is a hot spot in the area In the simplest case, the scanning speed with a given V / H ratio will be chosen so that the entire gel nde is scanned twice; this happens according to FIG. 1 in that the strip of land n-th in the scanning by the detectors 1 to 5 is detected in th Γι the (n + l) scan is _d swept by the detectors 6 to 10 ,,. The hot point 13, which is detected by detector 2 during the nth scan (FIG. 1), appears with a completely adapted scanning speed at the (n + \) th scan on the detector H ₁ 7 α (see FIG. 2a).

Ist die Abtastgeschwindigkeit bei vorgegebenem V-zu Η-Verhältnis zu groß, so erscheint das Signal bei der (n+l)-ten Abtastung auf dem Detektor mit niedrigerer Nummer 6a (F i g. 2b). Bei zu kleiner Abtastgeschwin- »"> digkeit verschiebt sich das Signal zu Detektoren mit höheren Nummern 8a (F i g. 2c).If the scanning speed is too high for a given V-to-ratio, the signal appears in the (n + 1) -th scanning on the detector with the lower number 6a (FIG. 2b). If the scanning speed is too low, the signal shifts to detectors with higher numbers 8a (FIG. 2c).

Diese Eigenschaften des Systems lassen sich zur Ableitung einer Regelspannung für die Einstellung der exakten Abtastgeschwindigkeit ausnutzen. in Das gleiche Verfahren läßt sich auch für einen Wärmekontrastsprung im Gelände anwenden (z. B. Übergang Erdboden - Wasser). Für die Gewinnung der Regelspannung werden zweckmäßigerweise nur solche Flächen oder Punktziele ausgenutzt, die einen großen ι) Wärmekontrast zur Umgebung besitzen, d.h., das System orientiert sich nur an sehr heißen Punkten oder großen Kontrastsprüngen. Das kann z. B. elektronisch durch Amplitudenbegrenzung der Videosignale erreicht werden.These properties of the system can be used to derive a control voltage for setting the use exact scanning speed. The same procedure can also be used for a Apply heat contrast jump in the terrain (e.g. transition from ground to water). For the extraction of the Control voltage is expediently only used areas or point targets that have a large ι) have a warmth contrast to the environment, i.e. that The system is only oriented towards very hot points or large jumps in contrast. This can e.g. B. electronically can be achieved by limiting the amplitude of the video signals.

w) Für große Abtastwinkel treten bei Mehrzellengeräten am Bildrande Verzerrungen auf, die eine Auswertung der Wärmesignale für die Gewinnung der Regelgröße erschweren. Deshalb wird nach dem beschriebenen Verfahren nur ein kleiner Winkelbereich in der Umgebung des Lotes zum Erdboden zur Gewinnung der Regelsignale ausgenutzt. Wenn man auf eine schnelle und genauere Regelung der Abtastgeschwindigkeit verzichten kann, dann besteht auch diew) For large scanning angles occur with multi-cell devices Distortions at the edge of the picture, which an evaluation of the heat signals for the extraction of the controlled variable make more difficult. Therefore, according to the method described, only a small angular range in the The area around the plumb bob to the ground is used to obtain the control signals. If you go to a fast and more precise regulation of the scanning speed can be dispensed with, then there is also the

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Möglichkeit, nur einen Teil des Geländes doppelt einfachere Verlahren den Vorteil, daß weniger als diePossibility of only part of the site twice simpler gives the advantage of being less than that

abzutasten und sich an den darin befindlichen Hälfte der Zellen für die Gewinnung des Regelsignalsto be scanned and to the half of the cells located therein for the extraction of the control signal

kontrastreichen Zielen zu orientieren. Während in dem notwendig sind und damit Detektoren für die eigentli-to orientate high-contrast targets. While detectors are necessary and thus for the actual

oben beschriebenen Beispiel die Hälfte der Zellenreihe ehe Bildaufzeichnung frei werden,Example described above half of the row of cells before image recording become free,

zur Gewinnung der Regelsignale benutzt wird, hat das 'is used to obtain the control signals, the '

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Procedure for adapting the scanning speed of an IR line scan device with several in Array arranged detectors to the ratio speed / altitude of the carrier missile or aircraft, characterized in that the entire site or parts of the Terrain can be scanned twice with different detectors and used to regulate the Scanning speed required control voltage from a comparison of the with different Detectors recorded in the two sampling periods signals is obtained.

2. The method according to claim 1, characterized in that some of the detectors only for the Obtaining the control signal and the other detectors both for displaying the thermal images as well as for the signal comparison to obtain the control voltage.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that only in the next Surrounding the perpendicular part of the scanning angle obtained scanning signals for the acquisition the control signals are used.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that at a certain angular position the scanning mirror uses the video signals from the individual detectors for image recording are stored, and with the next scanning process with the corresponding signals of the Detectors for the control voltage generation are compared.

5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that only by amplitude selection very hot targets are used for comparison.