DK148047B - Fremgangsmaade til visning paa en billedskaerm af udgangssignaler fra en straalingsfoelsom detektor - Google Patents

Description

i 1Λ 8 Ο Λ 7 ο

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til visning på en billedskærm af udgangssignaler fra en strålingsfølsom detektor som angivet i krav l's indledning.

Der findes et antal fremgangsmåder til på en 5 billedskærm at vise et billede, som er optaget med en strålingsfølsom detektor, f.eks. en infrarød (IR) detektor. Billedskærmen er som regel af den art, på hvilken frembringes et billede, der består af ved siden af hinanden beliggende linier, den- ligner således 10 dem,som anvendes: til visning af fjernsynsbilleder.

Pra eksempelvis US-patentskrift nr. 3.975.586 er kendt et videoanlæg, i hvilket en strålingsfølsom detektors udgangssignal omsættes til et videosignal, som anvendes til fremstilling af et billede af scenen foran strålings-15 detektoren. For at undgå, at små enkeltheder i billedet, som gengives af højfrekvente komposanter i videosignalet, skal gå tabt i stærkt lyse dele af billedet, som gengives af lavfrekvente komposanter i videosignalet med høj amplitude, anviser opfindelsen, at billedets 20 kontrast skal forbedres på en sådan måde, at de lavfrekvente komposanters amplitude begrænses opad, mens de højfrekvente komposanter bliver uforandrede.

De lavfrekvente komposanters amplitude skal også begrænses nedad.

25 En ulempe med den anviste begrænsning i amplitude er, at den forskel i billedintensitet, som det ville have været af interesse at vise, ikke kan vises/ såfremt intensiteten falder udenfor begrænsningen. Hvis et billede eksempelvis indeholder 30 både himmel og jord og ikke har stor intensitet, bliver der ingen synlig forskel i billedet, og derved kan horisonten blive usynlig, hvilket i visse tilfælde er skadeligt.

Det er opfindelsens formål at afhjælpe denne 35 ulempe, og dette opnås med en fremgangsmåde, der ifølge opfindelsen er ejendommelig ved de i krav l's kendetegnende del angivne foranstaltninger.

2 148047 o

Med opfindelsen opnås, at billedets intensitet aldrig bliver overstyret til hvidt eller sort, men at der findes plads til at vise små overlejrede enkeltheder i billedet, som gengives af videosignalets højfrekvente 5 dele.

Hvilke lave og høje signalniveauer, som skal parres sammen med maksimum og minimum af strålingsdetektorens udgangssignal, er bestemt af statistiske parametre for signalværdierne. Signalernes fordelingskurve beregnes 10 kontinuerligt^ og af denne udvælges eksempelvis 10-percentilen og 90-percentilen, og forstærkningen indstilles således, at disse svarer til på forhånd valgte billedintensiteter.

Andre punkter i fordelingskurven kan også anvendes til indstilling af billedets intensitet. Med den valgte 15 fremgangsmåde bliver ændringen i billedets intensitet proportional med ændringen i strålingsdetektorens udgangssignal.

Når billedets kontrast hvad angår enkeltheder er blevet forbedret ifølge ovenstående burde kun støj i 20 strålingsdetektorens udgangssignal være begrænsende for muligheden af ved hjælp af billedet at opdage små, kontrastsvage enkeltheder.

Fremgangsmåden kan udvides til, at flere end to statistiske parametre, hvoriblandt eksempelvis median-25 værdi, middelværdi, varians, percentilværdier, udvælges til at svare til visse billedintensiteter, sammenhængen mellem billedintensitet og signal, som den skal repræsentere, er så ikke lasngere proportional.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under 30 henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser sammenhængen mellem signalværdien og billedintensiteten i et første tilfælde, fig. 2 viser sammenhængen mellem billedsignalets frekvens og forstærkningen i det første tilfælde, 35 fig. 3 viser sammenhængen mellem signalværdien og billedintensiteten i et andet tilfælde, fig. 4 viser sammenhængen mellem billedsignalets frekvens og forstærkningen i det andet tilfælde, og 3

O

148067 fig. 5 viser et blokdiagram over yderligere apparater, som kræves til at udføre fremgangsmåden.

I et eksempel på en fremgangsmåde ifølge opfindelsen antages det, at videosignalet fra en 5 skanderende IR-detektor skal vises på en TV-monitor. Den af IR-detektoren detekterede IR-stråling omsættes på kendt måde til videosignaler. I eksemplet omsættes videosignalerne endvidere til digitalform. Al efterfølgende filtrering og anden signalbehandling udføres på digital 10 måde. De behandlede signaler omsættes før billedvisningen til analog form.

Signalbehandlingen indledes med lavpasfiltrering. Behandlingen i det følgende udføres kun på de lavfrekvente komposanter af videosignalet, de højfrekvente komposanter 15 er undtaget fra signalbehandlingen.

På signalerne/ som svarer til billedelementer i billedet, udføres en statistisk bearbejdning for at det skal fastslås, hvilken signalværdi der svarer til en valgt statistisk parameter for disse, f.eks. 10-percentilen.

20 Beregningen udføres på enkel måde således, at det for en antaget værdi for signalet, der repræsenterer 10-percentilen, kontrolleres, om 10% af signalværdierne ligger under grænsen, også kaldet tærskelen, og resten af værdierne ligger over grænsen. Niveauet for de signaler, der 25 fremkalder billedet, indstilles derefter således, at den antagne signalværdi giver anledning til en billedintensitet, som ligger passende langt fra minimum af billedintensiteten I ..for at højfrekvente min' signaler, der hidrører fra små enkeltheder i billedet, 30 skal kunne finde plads i signalerne uden at falde under I .

min

Hvis den antagne grænseværdi, der repræsenterer 10-percentilen, fører til, at et urigtigt antal signalværdier falder under henholdsvis over værdien, 35 justeres den antagne grænseværdi successivt for hvert nyt billede, som prøves, indtil det rette antal måleværdier falder på hver side af den fastsatte tærskel. For hvert nyt billede, som prøves, indføres et 4 148047 o antal nye signalværdier i beregningen, og det samme antal udgår af beregningen. På denne måde opnås en adaptiv indstilling af sammenhængen mellem percentilen for signalet og dens tilhørende billedintensitet.

5 På samme måde som indstillingen af 10-percentilen her er beskrevet, indstilles eksempelvis 90-percentilen overfor en billedintensitet, som ligger passende langt fra maksimalbilledintensitet Iinax/ for at højfrekvente signaler, der hidrører fra små enkeltheder i billedet, 10 skal kunne finde plads i signalet uden at være beliggende over I .

IHcLX

De her beskrevne indstillinger anskueliggøres i fig. 1, som viser sammenhængen mellem et signal T og billedintensiteten I. I et tilfælde ligger de 15 målte signalværdier mellem Tmir> og 10-percentilen ligger ved A og 90-percentilen ved B. Til 10-percentilen A svarer en billedintensitet A', og til 90-percentilen B svarer billedintensiteten B'. Mellem de på denne måde bestemte punkter i diagrammet er trukket en ret linie, 20 hvis hældning repræsenterer en forstærkning, som i dette tilfælde gælder for billedsignalets lavfrekvente komposanter .

Det ses, at såfremt forskellen i signalværdierne mellem percentilerne A og Bi et andet tilfælde er en 25 anden, medens billedintensiteterne A' og B' er uforandrede, får forstærkningen, der er givet ved en (ikke vist) linie i diagrammet med en anden hældning, en anden værdi. Dette viser den adaptive regulering af forstærkningen.

De to punkterede, skrå linier K i diagrammet viser 30 sammenhængen mellem signalværdien T og billedintensiteten I for højfrekvente komposanter i videosignalet. For disse er forstærkningen ved alle signalværdier ens og i normale tilfælde større end for de lavfrekvente komposanter.

35 Fremgangsmåden ved regulering anskueliggøres også ved diagrammet i fig. 2, som viser sammenhængen mellem videosignalets frekvens f og dets forstærkning H.

Den fuldt optrukne kurve viser i delen D, at forstærkningen H for de højfrekvente komposanter i billedsignalet 148047

O

5 er uforandret stor* Delen P af kurven viser, at for de lavfrekvente komposanter i videosignalet er forstærkningen H foranderlig og tilpasset til billedets signalindhold, og i normale tilfælde lavere end for de højfrekvente komposanter.

5 I et alternativ til den beskrevne fremgangsmåde bestemmes billedintensiteter, som svarer til mere end to punkter i fordelingskurven^ for videosignalets lavfrekvente komposanter. I fig. 3 vises, hvorledes en biliedintensitet A' svarer til 10-percentilen A, 10 en intensitet B' svarer til 90-percent!len B/og en intensitet C' svarer til 50-percentilen C. De rette kurveafsnit viser, hvorledes de tre i diagrammet angivne punkter fastlægger to forskellige forstærkninger E og F.

I fig. 4 vises sammenhængen mellem videosignal-15 frekvens f og forstærkningen H. Ligesom i det tidligere beskrevne tilfælde angiver kurvedelen D, at forstærkningen for højfrekvente komposanter i videosignalet er stor og uforanderlig, mens den for lavfrekvente komposanter er lavere og foranderlig og har to forskellige 20 værdier kurvedelene E og F.

Fordelen med på denne måde at fastlægge tre punkter i sammenhængen mellem signalværdien og billedintensiteten og derved to forskellige forstærkninger for lavfrekvente komposanter i videosig-25 nalet er, at det giver mulighed for at anbringe f.eks. medianværdien i målesignalerne ved en valgt, egnet billedintensitet. Det er ofte hensigtsmæssigt at lade medianværdien i målesignalerne svare til billedintensiteten 30%; dette eksempel er beskrevet i fig. 3.

30 Antallet af punkter# som anvendes til at fastlægge forstærkningen fra signalværdien til billedintensitetei^ er valgfrit; men jo flere punkter som vælges desto mindre bliver nytten af et nyt tilføjet punkt7 og desto mere forøges indsatsen for at beregne punkterne.

35 Det anses sandsynligvis ikke for hensigtsmæssigt at beregne mere end tre punkter.

Til udøvelse af den beskrevne fremgangsmåde kræves, udover en i og for sig kendt strålingsfølsom detektor og kendte indretninger til billedfrembringelse, specielle kredse, som er sammenfattet i fig. 5. Videosignaler

O

6 148047 tilføres i en indgang 1 til indretningerne. I et lavpasfilter 2 ledes lavfrekvente dele af signalerne igennem, og højfrekvente dele passerer direkte til kredsenes udgang 3.

5 Fbr en indstillet grænseværdi G-^ tælles i en tællende diskriminator 4^ at det rette antal måleværdier hørende til et billede ligger over henholdsvis under grænseværdien. Hvis resultatet af tællingen ikke er den tilsigtede værdi, justeres 10 grænseværdien G^. Den her omtalte grænseværdi kan svare til den i det foregående nævnte 10-percentil.

I en anden tællende diskriminator 5 prøves måleværdierne overfor en anden grænseværdi , som kan være 90-percentilen.

15 I et forstærkningsindstillingsorgan 6 vurderes de i øjeblikket indstillede grænseværdier G-j^ og G2, og der indstilles en til disse svarende forstærkning H.

En multiplikator 7 multiplicerer de fra filteret 2 kommende lavfrekvente signaler med (1-H). I en adderingskreds 8 20 subtraheres de multiplicerede signaler fra de indkommende signaler, som indeholder summen af de lavfrekvente og højfrekvente signaler, hvorved der til udgangen 3 tilføres de højfrekvente signaler sammen med de med faktoren H forstærkede lavfrekvente signaler.

25 Den beskrevne fremgangsmåde kan alternativt udføres med en indretning, i hvilken de højfrekvente dele af spektret filtreres ud i stedet for^ at de lavfrekvente dele af signalets spektrum filtreres ud.

Grænserne G^ og G2 beregnes i dette tilfælde med 30 udgangspunkt i det ufiltrerede indgangssignal. Det ufiltrerede signal multipliceres med den tidligere anførte forstærkning H. Derefter adderes den udfiltrerede, højfrekvente del af signalet, multipliceret med (1-H).