DE69111865T2

DE69111865T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Wiederherstellung von Bildern, Erkennung und Kompensation von Fehlsensoren.

Info

Publication number: DE69111865T2
Application number: DE69111865T
Authority: DE
Inventors: Roland L Andrews; Lloyd L Lewins
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 1995-12-07
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: DE69111865D1; EP0450525B1; TR26101A; CA2038074A1; CA2038074C; US5101271A; EP0450525A1; IL97560A0; JPH05219508A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum Verbessern der Qualität von Videobildern, die von einem vorwärts gerichteten Infrarot-Sensorarray (FLIR) erzeugt werden. Die Erfindung umfaßt ein Rekonstruktionssystem für ein von einer Landschaft aufgenommenes Bild und ein Sensor- Empfindlichkeitskompensationssystem auf der Basis von Information, die von Landschaftsdaten abgeleitet sind, als auch ein System und ein Verfahren zum Identifizieren und zum Kompensieren von fehlerhaften Sensoren.
Bis heute haben Bildrekonstruktionssysteme üblicherweise Gleichstrom-Rekonstruktion verwendet, um Videobilder auf der Basis von Information zu erzeugen, die von den Sensoren erhalten wird. Im Falle von FLIR-Sensoren würde ein DC-Rekonstruktionssystem eine gute Unterscheidung Erde/Himmel liefern, jedoch fehlt ihm der Kontrast im lokalen Bereich. Während das DC- gepeicherte Bild es einem Pilot erlaubt, Flugtechniken "Nap of the Earth" zu verwenden, fehlt dem Videobild die notwenige Genauigkeit, um Ziele vor einem gleichförmigen Hintergrund, wie etwa dem Himmel oder dem Meer auszumachen.
Bisher wurden unterschiedliche Empfindlichkeiten von Sensoren innerhalb des FLIR-Arrays in einem Kalibrierverfahren kompensiert, das Hardware verwendete, um die Verstärkungsfaktoren der Eingangsverstärker für die verschiedenen Sensoren einzustellen. Jedoch blieben Kanäle mit hohen oder niedrigen Verstärkungen unerkannt, es wurde kein Verfahren zur Optimierung der Verteilung der Verstärkungsfaktoren verwendet, und das System war nicht während der Kalibrierung verwendbar, da der output unterbrochen war.
Bisher erforderte eine Querkopplung zum wirksamen Entfernen von fehlerhaften Sensoren aus dem FLIR-Array ein Verändern der Verkabelung, um gute Sensoren anstelle von fehlerhaften anzuschließen. Sobald ein Techniker die Veränderungen im Kabelbaum durchgeführt hatte, war der Kabelbaum nicht mehr gegen den Kabelbaum einer anderen FLIR-Einheit austauschbar.
Aus der WO-A-8 805 243 sind ein Verfahren und ein System zur Korrektur eines Analogsignals in bezug auf unerwünschte Signalkomponenten bekannt geworden, was die Schritte eines Empf angens des Analogsignals umfaßt, eines Digitalisierens des Analogsignals, um ein Roh-Digitalsignal zu erzeugen, eine Verarbeitung des Roh-Digitalsignals, um ein korrigiertes digitales Signal zu erzeugen, eine Umsetzung des digitalen korrigierten Signals in ein analoges Korrektursignal, sowie eine Anwendung des analogen Korrektursignals auf das Analogsignal, um ein korrigiertes Analogsignal zu erzeugen. Die Verarbeitung des Roh-Digitalsignals zur Erzeugung eines digitalen Korrektursignals umfaßt das Vergleichen des Roh-Digitalsignals mit einer Referenzzahl, die verändert wird, bis der Vergleicheroutput Null ist. Der Wert wird gespeichert, und das Verfahren wird für jedes Pixelelement wiederholt, bis der Speicher schließlich ein Array von Speichergrößen enthält, für die die Vergleicheroutputs Null sind. Auf diese Weise wird ein Satz von Korrektursignalen erzeugt und im Speicher gespeichert, wobei jede Größe eine geeignete, nicht gleichförmige Kompensation für jedes Pixelelement liefert.
Aus der GB-A-2 181 020 ist ein Festkörper-Bilderzeuger bekannt, der eine Fehlerkompensation aufweist, bei der temperaturabhängige Defekt-Korrektursignale erzeugt werden, die den defekten Pixeln zugeordnet sind. Die temperaturabhängigen Defekt- Korrektursignale werden mit lichtangeregten Signalen von den angesprochenen defekten Pixeln kombiniert, um eine Fehlerkompensation für die lichtangeregten Signale zu erzeugen, die von jedem der defekten Pixel abgegeben werden. Gleichfalls wird ein Temperatursignal verwendet, um die Amplitude der Fehlerkorrektursignale anzupassen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Rekonstruktionssystem für ein auf einer Landschaft basierendes Bild anzugeben, sowie ein verbessertes Sensor-Kompensationssystem, einschließlich eines verbesserten Verfahrens, um fehlerhafte Sensoren zu identifizieren und um die Ausgangssignale mit geeigneten Korrektursignalen zu korrigieren.
Diese Aufgaben werden durch ein Bildrekonstruktionsverfahren und -system gemäß der Ansprüche 1 und 3 und durch ein Verfahren und ein System zur Detektion und Kompensation eines fehlerhaften Sensors gemäß der Ansprüche 5 und 8 gelöst.
In bevorzugter Ausführung werden die Inputsignale von einem Array eines vorwärts gerichteten Infrarot-Sensors (FLIR) erzeugt. Das Array besteht aus 160 vertikal ausgerichteten Sensoren, die jeweils Signale erzeugen, die verwendet werden, um horizontale Linien eines Videodisplays zu erzeugen, während das Sensor- Array die ausgewählte Landschaft scannt. In bevorzugter Ausführung umfaßt ein vollständiges Scannen durch das Array ein Scannen einer Konstant-Temperaturquelle (die innerhalb der FLIR-Anordnung vorgesehen ist) zusätzlich zu dem Scannen der ausgewählten Landschaft. Das Scannen der Konstant-Temperaturquelle erzeugt einen gleichförmigen Stimulus, um es dem System zu ermöglichen, Abweichungen in den Outputs der unterschiedlichen Sensoren innerhalb des Arrays zu identifizieren.
Die Amplituden der analogen Inputsignale, die von dem Scannen der Landschaft und der Konstant-Temperaturquelle für jeden Sensorkanal herrühren, werden in digitale Darstellungen umgewandelt und in Speichereinrichtungen gespeichert. Eine durchschnittliche Amplitude wird von einer ausgewählten Stichprobe der gespeicherten Daten für jeden Sensorkanal berechnet. In bevorzugter Ausführung werden separate Durchschnittswerte von den ausgewählten Stichproben von Daten des Scans der Landschaft und des Scans der Konstant-Temperaturquelle bestimmt. Die für jeden Sensorkanal berechneten Durchschnitte wird dann verwendet, um die gewünschte Outputsignale für diesen bestimmten Sensorkanal zu bestimmen. Für eine Rekonstruktion auf der Basis einer Landschaft werden die berechneten Durchschnittswerte der Stichprobe des Landschaftsscans als
für jeden Kanal, bezeichnet.
Sobald die gewünschten Outputsignale einmal bestimmt sind, werden sie gespeichert, bis sie benötigt werden. In bevorzugter Ausführung werden die Signale in Speichereinrichtungen gespeichert. Zu den gewünschten Zeiten werden die Outputsignale für jeden Kanal von dem Speicher ausgelesen.
In einer bevorzugten Ausführung für die Rekonstruktion eines Videobildes auf der Basis einer Landschaft ist das gewünschte Ausgangssignal für jeden Sensorkanal ein DC-Offset- signal, das für jeden Sensorkanal berechnet wird. In dem DC- Rekonstruktionsmodus wird das DC-Offsetsignal berechnet, um sicherzustellen, daß die Outputs bei allen Sensoren die gleichen sind, wenn sie die gleichförmige Temperaturquelle scannen. Bei einer Rekonstruktion auf der Basis einer Landschaft wird der DC-Offset berechnet, um sicherzustellen, daß die durchschnittlichen Outputs jedes Sensors im Sichtfeld dieselben sind. Einmal bestimmt, werden die DC-Offsetsignale dann zu den nachfolgenden Inputsignalen für den entsprechenden Sensorkanal des Sensorarrays addiert. Die digitalen Werte der DC-Offsetsignale sind dargestellt durch das folgende:
wobei: DCRn neu der digitale Wert des DC-Rekonstruktions- Offsetsignals auf Landschaftsbasis für den Sensorkanal n ist;
DCRn alt ist der DCRn-Wert von der vorherigen Berechnung;
k ist eine durch das System definierte Konstante;
CL ist der gewünschte Videosignal-Ausgangspegel; und
ist die berechnete durchschnittliche Amplitude der Stichprobe der Landschaftsdaten für den Sensorkanal n.
In bevorzugter Ausführung werden neue DCR-Werte bei jedem vierten Scan berechnet.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführung verwendet das Vergleichsverfahren die von den Sensoren erhaltenen Daten, um die unterschiedlichen Empfindlichkeiten der Sensoren zu kompensieren, und um fehlerhafte Sensoren innerhalb des Arrays zu identifizieren. Der FLIR-Sensor wird eingestellt, um ein gleichförmiges kaltes Objekt mit seinem gesamten Sichtfeld aufzunehmen. Die Inputsignale für jeden Sensorkanal werden DC- gespeichert und dann durch einen Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor für diesen Kanal geleitet. Der Verstärkungsfaktor jedes Verstärkers ist anfangs auf den gleichen Wert gesetzt. Zu diesem Zeitpunkt werden die Analogsignale aufgenommen, in Digitalwerte umgewandelt und gespeichert und die durchschnittlichen Amplituden der gewünschten Stichproben berechnet. Zusätzlich zur Berechnung der durchschnittlichen Amplituden für die Signale von jedem Sensorkanal wird gleichfalls ein Durchschnitt für die Gesamtheit der Sensorkanäle berechnet.
Beim bevorzugten Vergleichsverfahren wird der Durchschnitt jedes Sensorkanals mit dem Durchschnitt der Gesamtheit von Sensorkanälen verglichen, um diejenigen Sensoren zu identifizieren, für die:
wobei:
die berechnete durchschnittliche Amplitude der Stichprobendaten der Konstant-Temperaturquelle für den Sensorkanal n ist;
CL der Pegel ist, an dem das Videosignal für die DC- Wiederherstellung geclampt ist; und
die berechnete durchschnittliche Amplitude für die Gesamtheit der Sensorkanäle ist.
Diejenigen Sensoren, die den Test bestehen, sind tote Sensoren oder Sensoren mit niedriger Empfindlichkeit und werden als fehlerhaft bezeichnet. Die Daten von fehlerhaften Sensoren werden in weiteren Berechnungen nicht verwendet. Neue Durchschnittswerte werden für die verbleibenden Sensorkanäle und für die Gesamtheit der verbleibenden Sensorkanäle berechnet. Eine neue Stichprobe, die von neuen Inputsignalen gezogen wird, wird zur Berechnung der neuen Durchschnittswerte verwendet. Diese Durchschnittswerte werden dann verwendet, um eine Anfangsschätzung für die verschiedenen Outputsignale zu berechnen.
In bevorzugter Ausführung des Vergleichsverfahrens ist der gewünschte Output ein Verstärkungsfaktor, der für jeden Sensorkanal berechnet wird. Jeder Verstärkungsfaktor wird als ein digitaler Wert berechnet, wird allerdings in einen analogen Wert umgewandelt, wenn er an den betreffenden Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor ausgegeben wird. Die Anfangsschätzung für den Verstärkungsfaktor für jeden Sensorkanal n ist:
AREn neu = (1 + AREn alt) kn - 1
wobei: AREn neu der neu berechnete Verstärkungsfaktor für den Sensorkanal n ist;
AREn alt der anfängliche Verstärkungsfaktor für den Sensorkanal n ist; und
Dann wird in bevorzugter Ausführung ein iterativer Prozeß durchgeführt, in einem Bemühen, die Verteilung von Verstärkungsfaktoren zu optimieren, indem so viele Sensorkanäle wie möglich ausgeglichen werden. Ein ideal ausgeglichenes System würde ein gleichförmiges Bild mit minimaler Abweichung über das gesamte Videobild liefern, wenn eine Konstanttemperaturquelle betrachtet wird.
In bevorzugter Ausführung besteht der erste Schritt in dem iterativen Prozeß im Vergleichen der
für jeden aktiven Sensorkanal mit
dem Durchschnitt aller der aktiven Sensorkanäle, wobei zuvor die toten Sensoren und Sensoren mit niedriger Empfindlichkeit eliminiert wurden. Falls
niedriger als
ist, wird ein am wenigsten signifikantes Bit (LSB) von AREn substrahiert; falls
größer als
ist, wird ein am wenigsten signifikantes Bit zu AREn addiert. Wenn
weitgehend gleich zu
ist, wird keine Veränderung durchgeführt. Nachdem jeder aktive Sensorkanal verglichen wurde, wird der Prozeß wiederholt. Der Prozeß wird fortgesetzt, bis jedes der AREn eine von drei Bedingungen erreicht hat: Die erste, daß AREn seinen Wert nicht verändert hat, da
für diesen aktiven Sensorkanal im wesentlichen gleich zu
ist. Die zweite, daß AREn seinen oberen Grenzwert erreicht hat, oder die dritte, daß AREn seinen unteren Grenzwert erreicht hat. AREs, die ihren oberen oder ihren unteren Grenzwert haben, werden als saturiert bezeichnet. Bei Beendigung dieses Vorgangs ist ein ausgeglichener Satz von AREs für dieses bestimmte
bestimmt.
In bevorzugter Ausführung wird jetzt das
angepaßt und ein neuer ausgeglichener Satz von AREs bestimmt. Dieser Schritt gehört zu einem Bemühen, den optimal ausgeglichenen Satz von AREs zu finden. Der optimal ausgeglichene Satz von AREs kann gefunden werden, indem die
angepaßt werden, um so viele AREs wie möglich von den Saturierungsgrenzwerten zu entfernen. Falls der ausgeglichene Satz keine AREs aufweist, die entweder an der oberen oder der unteren Grenze saturiert sind, ist dann der ausgeglichene Satz tatsächlich der optimale ausgeglichene Satz, und keine weiteren Berechnungen sind notwendig. Falls ferner die Anzahl von AREs, die an der oberen Grenze saturtiert sind, gleich der Anzahl von AREs ist, die an der unteren Grenze saturiert sind, ist dies bei bevorzugten Ausführungen der optimal ausgeglichene Satz von AREs. Falls jedoch AREs bestehen, die an der oberen oder der unteren Grenze saturiert sind oder eine ungleiche Anzahl von AREs an beiden Grenzwerten besteht, wird der Vorgang fortgesetzt.
Der nächste Schritt in dem Verfahren beginnt mit der Veränderung von
um ein am wenigsten signifikantes Bit, falls ein eine größere Anzahl von Sensorkanälen an der oberen Grenze saturiert ist;
wird nach unten um ein am wenigsten signifikantes Bit angepaßt, falls eine größere Anzahl von Sensorkanälen an dem unteren Grenzwert saturiert ist. Mit dem neuen
wird der zuvor beschriebene iterative Prozeß wiederholt und ein neuer ausgeglichener Satz von AREs bestimmt. Falls eine Analyse der neuen AREs anzeigt, daß keine weiteren saturiert sind, dann stellen diese ARE-Werte einen optimal ausgeglichenen Satz dar. Gleichfalls, falls eine gleiche Anzahl von AREs an den oberen und unteren Grenzwerten saturiert ist, stellen die ARE-Werte wiederum einen optimal ausgeglichenen Satz dar. Falls jedoch noch an dem oberen Grenzwert oder dem unteren Grenzwert saturierte AREs bestehen oder eine ungleiche Anzahl von AREs an beiden Grenzwerten, wird der Prozeß fortgesetzt, indem die
um ein am wenigsten signifikantes Bit vergrößert oder verkleinert wird. Wiederum wird
um ein am wenigsten signifikantes Bit nach oben angepaßt, falls eine größere Anzahl von Sensorkanälen am oberen Grenzwert saturiert ist, und nach unten um ein wenigsten signifikantes Bit angepaßt, falls eine größere Anzahl von Sensorkanälen am unteren Grenzwert saturiert ist.
Der Prozeß wird wiederholt, bis keine AREs mehr saturiert sind oder bis eine gleiche Anzahl von AREs am oberen und am unteren Grenzwert saturiert ist, in welchem Falle der optimal ausgeglichene Satz erreicht ist. Falls ferner das neue
das um ein am wenigsten signifikantes Bit vergrößert wurde, zu einem ausgeglichenen Satz führt, der eine größere Anzahl von AREs enthält, die an dem unteren Grenzwert saturiert sind, dann ist der zuvor bestimmte ausgeglichene Satz von ARE-Werten der optimale Satz. Gleichfalls, falls das neue
das um ein am wenigsten signifikantes Bit verkleinert wurde, zu einem ausgeglichenen Satz führt, das eine größere Anzahl von AREs enthält, die an dem unteren Grenzwert saturiert sind, dann ist der zuvor bestimmte ausgeglichene Satz von ARE-Werten der optimale Satz. In bevorzugter Ausführung werden die zuvor bestimmten ARE-Werte im Speicher gespeichert.
Falls nach fünf Veränderungen des
keine Veränderung in der Anzahl von AREs auftritt, die am oberen oder unteren Grenzwert saturiert sind, dann stellen in bevorzugter Ausführung der Erfindung diese ARE-Werte den optimal ausgeglichenen Satz dar.
Von dem optimalen Satz von ARE-Werten stellen die Sensorkanäle, die den ARE-Werten entsprechen, die nicht aus der Saturierung gebracht werden konnten, einen niedrigen oder hohen Verstärkungsfaktor dar, und liegen deshalb außerhalb der Spezifikation. In bevorzugter Ausführung werden diese Sensorkanäle als fehlerhaft bezeichnet und werden nicht bei der Erzeugung des Videobildes verwendet.
Sobald die fehlerhaften Sensoren identifiziert sind, wird eine elektronische Querkopplung verwendet, um die Eingangssignale von diesen Sensoren bei der Erzeugung des Videobildes aus zuschließen. In bevorzugter Ausführung wird die Information im Speicher gespeichert und während des Interpolationsprozesses in das System integriert. Beim Interpolationsprozeß ermöglicht eine elektronische Querkopplung dem System, die von den guten Sensoren erhaltenen Inputsignale auszuwählen und die von den Sensoren erhaltenen Signale, die nicht innerhalb der Spezifikationen liegen, zurückzuweisen.
Der Interpolationsprozeß beginnt mit dem Lesen der Daten von einer gewünschten Anzahl von Sensorkanälen aus dem Speicher. Die Information, die aus den Vergleichsauswertungen erhalten wurde, bestimmt, welcher Sensorkanal oder welche Kombination von Sensorkanälen verwendet wird, um den Videooutput zu erzeugen. Einmal ausgewählt, werden die Daten von digitalen in analoge Daten umgewandelt und angezeigt.
In bevorzugter Ausführung werden die Sensorkanaldaten aus dem Speicher in Gruppen von vier Sensorkanälen ausgelesen. Während des Interpolationsprozesses erzeugt jede Gruppe sechs Videozeilen. Das Signal, das jede Videozeile steuert, besteht aus einem 4-Bit-Code, der im Random Access Memory gespeichert ist. Der 4-Bit-Code zeigt an, ob die bestimmte Zeile des Videooutputs aus einer einzelnen Zeile von Sensorkanaldaten besteht oder nicht, gleichfalls ob diese Daten allein verwendet werden oder als ein Durchschnitt einer Mehrzahl von Sensorkanaldaten. Nachdem die guten Sensoren von den schlechten Sensoren unterschieden sind, kann in bevorzugter Ausführung ein Mikroprozessor die 4-Bit-Codes ändern, um die Signale von den schlechten Sensoren gegen die Signale von benachbarten guten Sensoren auszutauschen. Dies stellt eine elektronische Querkopplung dar.
In bevorzugter Ausführung ist es möglich, die Auswahl des Mikroprozessors aus dem 4-Bit-Code durch externe Inputs zu beeinflussen, was es dem Bediener ermöglicht, unerwünschte Sensorkanaldaten zu entfernen. Die 4-Bit-Codes werden in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert, was sie zugänglich macht, jedesmal wenn der Strom wieder eingeschaltet ist.
FIG. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das eine bevorzugte Ausführung einer Bildrekonstruktion auf Landschaftsbasis erläutert.
FIG. 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das eine bevorzugte Ausführung des Vergleichsverfahrens erläutert.
FIG. 3 zeigt ein Flußdiagramm, das den iterativen Prozeß erläutert, der bei der Bestimmung des optimalen Satzes ausgeglichener Verstärkungsfaktoren verwendet wird.
FIG. 4 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine bevorzugte Ausführung der elektronischen Querkopplung erläutert.
FIG. 1 zeigt ein Bildrekonstruktionssystem 1 in Blockdiagrammform. Die von einem vorwärts gerichteten Infrarot-Sensorarray (FLIR) erhaltenen Signale werden dem Eingang des Systems 2 zugeführt. Die Amplituden der Signale werden von analog auf digital mittels eines A/D-Wandlers 3 umgewandelt. Diese Daten werden dann im Speicher 4 gespeichert und dem Ausgang 5 zur Verfügung gestellt, wenn notwendig. Das System umfaßt Mittel zum Interpolieren der Daten 6, um den gewünschten Output 5 zu erzeugen.
Der Akkumulator 7 erhält die Outputs von den zahlreichen Sensorkanälen und berechnet die Durchschnittswerte oder Mittelwerte für jeden Sensorkanal. Der Mikroprozessor 8 berechnet die outputs für jeden Sensorkanal und speichert die Werte im Speicher 9. Zu der gewünschten Zeit werden die Outputsignale in das System mittels eines Addierers 10 eingeführt.
FIG. 2 zeigt das Vergleichsverfahren 11 in Blockdiagrammform. Die von dem FLIR-Sensorarray erhaltenen Signale werden dem Eingang des Systems 2 zugeführt. Nach dem Durchlaufen des Verstärkers 12 mit variablem Verstärkungsgrad werden die Signale von analog auf digital mittels eines A/D-Wandlers 3 umgesetzt. Diese Daten werden dann im Speicher 4 gespeichert und dem Ausgang 5 zugeführt, wenn notwendig. Das System umfaßt Mittel zum Interpolieren der Daten 6, um den gewünschten Output 5 zu erzeugen.
Der Akkumulator 7 erhält die Outputs von den verschiedenen Sensorkanälen und berechnet die Durchschnittswerte für jeden Sensorkanal. Der Mikroprozessor 8 berechnet die digitalen Verstärkungsfaktoren für jeden Sensorkanal und speichert die Werte im Speicher 9. Zur gewünschten Zeit werden die digitalen Verstärkungsfaktoren in die entsprechenden analogen Verstärkungsfaktoren mittels des MDAC 13 umgewandelt und in das System eingeführt.
FIG. 3 zeigt ein Flußdiagramm, das den iterativen Prozeß demonstriert, der verwendet wird, um den optimalen Satz von ausgeglichenen Verstärkungsfaktoren zu erhalten. Der erste Teil des Prozesses oder Verfahrens 19 erzeugt einen ausgeglichenen Satz von Verstärkungsfaktoren für die Sensoren in dem Sensorarray, die sich innerhalb der Spezifikationen befinden. Nachdem die außerhalb der Spezifikation befindlichen Sensoren eliminiert sind, wird ein durchschnittlicher Output für alle Sensoren des Arrays,
berechnet, 20. Ein durchschnittlicher Output für jeden dieser Sensoren wird dann berechnet, indem acht Felder von Inputsignalen von dem Sensor aufgenommen werden, 21. Jeder Sensordurchschnitt wird dann mit dem Durchschnitt aller Sensoren verglichen, und der Verstärkungsfaktor für diesen Sensor wird nach oben oder unten in einem Bemühen verändert, alle Sensoren auszugleichen, 22. Nachdem die Durchschnittswerte für alle Sensoren verglichen sind, 23, wird der Prozeß wiederholt, bis die Verstärkungsfaktoren für jeden Sensorkanal sich auf den gewünschten Wert eingestellt haben, oder sie saturiert an den oberen oder unteren Grenzwerten sind, 24. In diesem Stadium ist ein ausgeglichener Satz von Verstärkungsfaktoren berechnet.
Der nächste Teil des Prozesses, 25, bestimmt, ob der ausgeglichene Satz von Verstärkungsfaktoren der optimale Satz ist oder nicht. Falls keiner der Verstärkungsfaktoren an dem oberen Grenzwert oder dem unteren Grenzwert saturiert ist, 26, dann wird der Satz als optimal angesehen. Falls eine gleiche Anzahl von Verstärkungsfaktoren am oberen Grenzwert und unteren Grenzwert saturiert ist, 27, ist dies gleichfalls ein optimaler Satz. Falls keiner der Fälle zutrifft, wird
in einem Bemühen leicht angepaßt, so viele Verstärkungsfaktoren wie möglich aus der Saturierung zu bringen, 28. Wenn die Anzahl von Verstärkungsfaktoren, die am oberen Grenzwert saturiert ist, größer als die am unteren Grenzwert saturierte Anzahl von Verstärkungsfaktoren ist, wird ein am wenigsten signifikantes Bit (LSB) zu dem Wert von
addiert, 29. Wenn die Anzahl von Verstärkungsfaktoren, die an dem unteren Grenzwert saturiert ist, größer als die Anzahl von Verstärkungsfaktoren ist, die an dem oberen Grenzwert saturiert ist, wird ein am wenigsten signifikantes Bit von dem Wert von
subtrahiert, 30. Der erste Teil des Prozesses 19 wird dann wiederholt, um einen neuen ausgeglichenen Satz von Verstärkungsfaktoren zu finden.
Der Prozeß der Anpassung des
und der Berechnung eines neuen ausgeglichenen Satzes von Verstärkungsfaktoren wird fortgesetzt, bis keine weiteren Verstärkungsfaktoren aus der Saturierung gebracht werden können, oder bis in der Anzahl von saturierten Verstärkungsfaktoren bei den letzten fünf Veränderungen des
keine Veränderung auftritt, 32, oder bis eine Zunahme in der Anzahl von Verstärkungsfaktoren auftritt, die an dem gegenüberliegenden Grenzwert saturiert sind, 31. Wenn dies auftritt, werden die Verstärkungsfaktoren von dem zuvor verwendeten Satz verwendet, 33.
FIG. 4 zeigt eine elektronische Querkopplung 14 in Blockdiagrammform. Die von dem FLIR-Sensorarray 15 erhaltenen Signale werden den Verstärkern und Multiplexern 13 zugeführt. Die Amplituden der Signale werden von analog auf digital mittels eines A/D-Wandlers 3 umgesetzt. Diese Daten werden dann im Speicher 4 gespeichert. Nach Interpolation 6 werden die Daten von digital auf analog zurückgewandelt 16, um die Videoanzeige 17 zu erzeugen.
Der Mikroprozessor 8 verwendet in einem nicht flüchtigen Speicher 9 gespeicherte Daten, die die fehlerhaften Sensoren identifizieren, um den gewünschten 4-Bit-Code zu bestimmen. Der Mikroprozessor 8 stellt den gewünschten 4-Bit-Code der Interpolationsschaltung 6 mittels des Interpolationscodespeichers 18 zur Verfügung.
Obwohl bevorzugte Ausführungen der gegenwärtigen Erfindung beschrieben und erläutert wurden, versteht es sich für die Fachleute, daß zahlreiche Modifikationen möglich sind, und daß es beabsichtigt ist, sämtliche solcher Modifikationen und Variationen innerhalb des Schutzbereiches der zugehörigen Ansprüche zu umfassen.

Claims

1. Verfahren zur Bildrekonstruktion umfassend die Schritte:

- Empfangen einer Mehrzahl von auf einer Landschaft basierenden Inputsignalen von einer Mehrzahl von Sensoren (15);

- Extrahieren von Daten aus den Inputsignalen;

- Berechnen einer Mehrzahl von Rekonstruktionssignalen aus den extrahierten Daten;

- Verbinden der Rekonstruktionssignale mit den Inputsignalen, um eine Mehrzahl von korrigierten Inputsignalen zu erhalten; und

- Verwenden der resultierenden Signale, um eine Mehrzahl von Videobildern zu erzeugen;

dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Berechnung der Rekonstruktionssignale die Schritte umfaßt:

- Berechnen einer Mehrzahl von Durchschnittswerten für eine Mehrzahl von gewünschten Stichproben der aus den Inputsignalen extrahierten Daten; und

- Verarbeiten der Durchschnittswerte für jede gewünschte Stichprobe für ein gewünschtes Zeitintervall, um eine Mehrzahl von Rekonstruktionssignalen zu bestimmen, derart, daß die Durchschnittswerte jedes resultierenden Signals während eines gewünschten Zeitintervalls im wesentlichen gleich sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorwärts gerichtetes Infrarot-Sensorarray (FLIR) (15) die Inputsignale erzeugt, wobei das Extrahieren von Daten das Messen einer Mehrzahl von Amplituden der Inputsignale von dem Sensorarray während des Scannens einer Landschaft umfaßt, wobei das Scannen der Landschaft aus einer Zeitperiode besteht, in der der FLIR-Sensorarray (15) Inputsignale von einem Scan einer Landschaft erzeugt, und wobei eine Stichprobe der Amplituden verwendet wird, um die Mehrzahl von Durchschnittswerten zu berechnen.

3. Bildrekonstruktionssystem umfassend:

- eine Mehrzahl von Sensoren (15), um eine Mehrzahl von auf einer Landschaft basierenden Inputsignalen zu erhalten;

- Mittel zum Extrahieren von Daten aus den Inputsignalen;

- Mittel zum Berechnen einer Mehrzahl von Rekonstruktionssignalen aus den extrahierten Daten;

- Mittel zum Verbinden der Rekonstruktionssignale mit den Inputsignalen, um eine Mehrzahl von korrigierten Inputsignalen zu erhalten; und

- Mittel zur Verwendung der resultierenden Signale, um eine Mehrzahl von Videobildern zu erzeugen;

dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Berechnung der Rekonstruktionssignale umfassen:

- Mittel zur Berechnung einer Mehrzahl von Durchschnittswerten aus einer Mehrzahl von gewünschten Stichproben der aus den Inputsignalen extrahierten Daten; und

- Mittel zur Verarbeitung der Durchschnittswerte für jede gewünschte Stichprobe für ein gewünschtes Zeitintervall, um eine Mehrzahl von Rekonstruktionssignalen zu bestimmen, derart, daß die Durchschnittswerte jedes resultierenden Signals während eines gewünschten Zeitintervalls gleich sind.

4. System nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch:

- ein vorwärts gerichtetes Infrarot-Sensorarray (FLIR) (15), wobei das Sensorarray (15) die Mehrzahl von Inputsignalen erzeugt;

- einen Analog/Digital-Wandler (3) zum Extrahieren der Daten, indem Amplituden der Inputsignale von dem Sensorarray (15) während eines Scans einer Landschaft erzeugt werden;

- einen Akkumulator (7) zur Berechnung der Durchschnittswerte der gewünschten Stichprobe;

- einen Mikroprozessor (8), um die Durchschnittswerte für die Mehrzahl von Stichproben zu verarbeiten, um eine Mehrzahl von Gleichstrom-(DC)-Offsetsignalen zu erzeugen;

- wenigstens eine Speichereinheit (9) zum Speichern der Durchschnittswerte und der DC-Offsetsignale; und

- Mittel (10) zum Addieren der DC-Offsetsignale zu nachfolgenden von dem Sensorarray (15) erhaltenen Inputsignalen.

5. Verfahren zum Detektieren und zur Kompensation eines fehlerhaften Sensors umfassend die Schritte:

- Auswerten einer Mehrzahl von Inputsignalen von einer Mehrzahl von Sensoren;

- Berechnen einer Mehrzahl von Kompensationssignalen auf der Basis der Inputsignale von den Sensoren; und

- Zuführen der Kompensationssignale zu signalansprechenden Mitteln, die mit den Inputsignalen gekoppelt sind, um die Inputsignale zu verändern, derart, daß eine maximale Anzahl von Sensoren veränderte Inputsignale von im wesentlichen derselben Amplitude erzeugt;

dadurch gekennzeichnet, daß:

- der Mehrzahl von Sensoren (15) ein gleichförmiger Stimulus zugeführt wird, um die Mehrzahl von Inputsignalen abzuleiten; und daß der Schritt des Auswertens der Mehrzahl von Inputsignalen die Schritte umfaßt:

- Berechnen einer durchschnittlichen Amplitude von Inputsignalen für jeden Sensor für eine Mehrzahl von Inputsignalen, die von jedem Sensor beim Scannen des gleichförmigen Stimulus erzeugt werden;

- Berechnen einer durchschnittlichen Amplitude für eine Mehrzahl von Sensoren;

- Vergleichen der durchschnittlichen Amplitude eines jeden Sensors mit der durchschnittlichen Amplitude der Mehrzahl von Sensoren; und

- Identifizieren von Sensoren, deren durchschnittliche Amplitude außerhalb eines gewünschten Bereiches liegt, wobei der gewünschte Bereich mit der durchschnittlichen Amplitude der Mehrzahl von Sensoren zusammenhängt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Schritte:

- Zuführen einer ersten Gruppe von Kompensationssignalen zu signalansprechenden Mitteln, die mit den Inputsignalen verbunden sind, um die Inputsignale derart zu verändern, daß eine maximale Anzahl der Mehrzahl von Sensoren veränderte Inputsignale von im wesentlichen derselben Amplitude erzeugt; und

- Zuführen einer zweiten Gruppe von Kompensationssignalen zu Signalauswahlmitteln, wobei die Signalauswahlmittel mit den veränderten Inputsignalen in Verbindung stehen, um eine Mehrzahl von Outputsignalen von einer gewünschten Auswahl der veränderten Inputsignale zu erzeugen.

7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 5 oder 6, gekennzeichnet durch die Schritte:

- Schätzen der Werte von Kompensationssignalen, wobei die geschätzten Kompensationssignale den signalansprechenden Mitteln zugeführt werden, um die Inputsignale zu verändern;

- Ziehen einer Stichprobe von einer Mehrzahl der veränderten Inputsignale von der Mehrzahl von Sensoren, um die Mehrzahl von durchschnittlichen Amplituden der veränderten Inputsignale zu berechnen;

- Vergleichen der durchschnittlichen Amplituden für eine Mehrzahl von Sensoren mit einer kombinierten durchschnittlichen Amplitude einer Mehrzahl von Sensoren innerhalb eines gewünschten Bereiches; und

- Wiederholen der Schätz-, Abtast- und Vergleichsschritte, bis eine Bedingung zur Beendigung erreicht ist.

8. System zur Detektion und Kompensation eines fehlerhaften Sensors umfassend:

- Mittel zum Auswerten einer Mehrzahl von Inputsignalen von einer Mehrzahl von Sensoren;

- Mittel zum Berechnen einer Mehrzahl von Kompensationssignalen auf der Basis der Inputsignale von den Sensoren; und

- Mittel zum Zuführen der Kompensationssignale zu signalansprechenden Mitteln, die mit den Inputsignalen in Verbindung stehen, um die Inputsignale zu verändern, derart, daß eine maximale Anzahl der Mehrzahl von Sensoren veränderte Inputsignale von im wesentlichen derselben Amplitude erzeugt;

dadurch gekennzeichnet, daß:

der Mehrzahl von Sensoren ein gleichförmiger Stimulus zugeführt wird, um die Mehrzahl von Eingangssignalen zu erzeugen; und daß die Mittel zum Auswerten der Mehrzahl von Inputsignalen umfassen:

- Mittel zum Berechnen einer durchschnittlichen Amplitude von Inputsignalen für jeden Sensor für eine Mehrzahl von Inputsignalen, die bei jedem Sensor- Scannen des gleichförmigen Stimulus erzeugt werden;

- Mittel zum Berechnen einer durchschnittlichen Amplitude für eine Mehrzahl von Sensoren;

- Mittel zum Vergleichen der durchschnittlichen Amplitude eines jeden Sensors mit der durchschnittlichen Amplitude der Mehrzahl von Sensoren; und

- Mittel zum Identifizieren von Sensoren, deren durchschnittliche Amplitude außerhalb eines gewünschten Bereiches liegt, wobei der gewünschte Bereich mit der durchschnittlichen Amplitude der Mehrzahl von Sensoren in Verbindung steht.

9. System nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch:

- Mittel zum Zuführen einer ersten Gruppe von Kompensationssignalen zu signalansprechenden Mitteln, die mit den Inputsignalen in Verbindung stehen, um die Inputsignale zu verändern, derart, daß eine maximale Anzahl der Mehrzahl von Sensoren veränderte Inputsignale von im wesentlichen derselben Amplitude erzeugt; und

- Mittel zum Zuführen einer zweiten Gruppe der Kompensationssignale zu Signalauswahlmitteln, wobei die Signalauswahlmittel mit den veränderten Inputsignalen gekoppelt sind, um eine Mehrzahl von Ausgangssignalen aus einer gewünschten Auswahl der veränderten Inputsignale zu erzeugen.

10. System nach irgendeinem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Berechnung der Kompensationssignale zur Zuführung zu den Signalansprechenden Mitteln umfassen:

- Mittel zum Schätzen der Werte der Kompensationssignale, wobei die geschätzten Kompensationssignale den signalansprechenden Mitteln zugeführt werden, um die Inputsignale zu verändern;

- Mittel zum Ziehen einer Stichprobe von einer Mehrzahl von veränderten Inputsignalen von der Mehrzahl von Sensoren, um die Mehrzahl von durchschnittlichen Amplituden der veränderten Inputsignale zu berechnen;

- Mittel zum Vergleichen der durchschnittlichen Amplituden für eine Mehrzahl von Sensoren mit einer kombinierten durchschnittlichen Amplitude einer Mehrzahl von Sensoren innerhalb eines gewünschten Bereiches; und

- Mittel zur Wiederholung der Schätz-, Abtast- und Vergleichsschritte, bis eine Bedingung zur Beendigung erreicht ist.

11. System nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch:

- ein vorwärts gerichtetes Infrarot-Sensorarray (FLIR) (15), wobei das Sensorarray (15) Inputsignale zur Verfügung stellt und eine Mehrzahl von auszuwertenden und zu kompensierenden Sensoren aufweist;

- einen Analog/Digital-Umsetzer (3) zum Extrahieren der Daten, indem digitale Dastellungen der Amplituden der Inputsignale von dem Sensorarray (15) während eines Scans einer gleichförmigen Quelle erzeugt werden, wobei die gleichförmige Quelle in dem Gehäuse des FLIR-Sensorarrays (15) vorgesehen ist;

- einen Akkumulator (7) zum Berechnen der Durchschnittswerte der gewünschten Stichproben der Amplituden;

- einen Mikroprozessor (8), um die Durchschnittswerte für die Stichproben in Beziehung zu setzen, um eine Mehrzahl von Verstärkungsfaktorsignalen zu erzeugen, wobei die Verstärkungsfaktorsignale die erste Gruppe der Kompensationssignale darstellt, die den signalansprechenden Mitteln zur Verfügung gestellt sind, wobei die signalansprechenden Mittel Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor sind, durch die die Inputsignale fließen; und

- wenigstens eine Speichereinrichtung (9) zur Speicherung der Durchschnittswerte und der Verstärkungsfaktorsignale.

12. System nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch:

- einen Mikroprozessor, der mit Signalauswahlmitteln gekoppelt ist, wobei der Mikroprozessor die zweite Gruppe von Kompensationssignalen erzeugt, wobei die zweite Gruppe von Kompensationssignalen die Signalauswahlmittel, die mit den Inputsignalen in Verbindung stehen, zur Erzeugung des Outputs auf der Basis der gewünschten Auswahl der Inputsignale anregt; und

- wenigstens eine Speichereinrichtung zum Speichern der Kompensationssignale.