DE4114304C1 - Area surveillance camera - has detector surfaces separated from imaging areas and in form of parallel strips of optoelectronic devices - Google Patents
Area surveillance camera - has detector surfaces separated from imaging areas and in form of parallel strips of optoelectronic devicesInfo
- Publication number
- DE4114304C1 DE4114304C1 DE4114304A DE4114304A DE4114304C1 DE 4114304 C1 DE4114304 C1 DE 4114304C1 DE 4114304 A DE4114304 A DE 4114304A DE 4114304 A DE4114304 A DE 4114304A DE 4114304 C1 DE4114304 C1 DE 4114304C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- detectors
- image plane
- area
- image
- camera
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241001282736 Oriens Species 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000012854 evaluation process Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
- G01C11/02—Picture taking arrangements specially adapted for photogrammetry or photographic surveying, e.g. controlling overlapping of pictures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
- G01S11/12—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using electromagnetic waves other than radio waves
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
- H04N25/41—Extracting pixel data from a plurality of image sensors simultaneously picking up an image, e.g. for increasing the field of view by combining the outputs of a plurality of sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kamera zur Aufnahme von Fernerkundungsdaten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine solche gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.The invention relates to a camera for recording remote sensing data according to the preamble of claim 1 and such according to the Preamble of claim 2.
Eine derartige Kamera der zuerst genannten Version ist aus der EP-A2-03 26 128 bekannt. Dort ist in Fig. 3 eine Anordnung von Flä chen- und Zeilendetektoren in der Bildebene eines Objektivs einer Kamera zur Fernerkundung der Erde abgebildet. Die Detektoren bestehen aus ein zelnen, opto-elektronischen Detektorelementen. Drei mit Abstand zueinan der parallel angeordnete Zeilendetektoren bestimmen durch ihre Länge die Breite des nutzbaren Bildfeldes. Sie dienen dazu, das überflogene Gelän de in Form dreier Bildzeilenverbände unterschiedlicher Perspektive auf zunehmen. Hieraus lassen sich durch geeignete mathematische Auswertever fahren eindeutige Informationen über die dreidimensionale Struktur der Geländeoberfläche gewinnen. Fünf zwischen den Zeilendetektoren und vor zugsweise an den Rändern des nutzbaren Bildfeldes angeordnete Flächende tektoren werden in bestimmten Zeitabständen gleichzeitig belichtet. Da bei darf sich der Kameraträger zwischen zwei aufeinanderfolgenden Be lichtungen nur so weit fortbewegen, daß die Flächendetektoren jeweils noch teilweise gemeinsame Geländeausschnitte erfassen. Durch Auswahl von fünf Bildpunkten in diesen gemeinsamen Geländeausschnitten wird es mit Hilfe bekannter photogrammetrischer Berechnungsverfahren möglich, die aufeinanderfolgenden Einzelaufnahmen aneinander zu orientieren, d. h. Po sition und Winkellage des Kameraträgers in jedem Aufnahmezeitpunkt rela tiv zum jeweils vorhergehenden Aufnahmezeitpunkt zu bestimmen.Such a camera of the first-mentioned version is known from EP-A2-03 26 128. There is shown in Fig. 3 shows an arrangement of Chen FLAE and line detectors shown a camera for remote sensing of the earth in the image plane of a lens. The detectors consist of a single, opto-electronic detector element. Three line detectors arranged at a distance from one another determine the width of the usable image field by their length. They serve to take up the scanned terrain in the form of three picture line groups with different perspectives. Suitable mathematical evaluation methods can be used to obtain clear information about the three-dimensional structure of the terrain surface. Five area detectors arranged between the line detectors and preferably at the edges of the usable image field are exposed simultaneously at certain time intervals. Since the camera carrier may only move between two successive exposures so far that the area detectors still partially cover common areas. By selecting five pixels in these common sections of the terrain, it is possible with the help of known photogrammetric calculation methods to orientate the successive individual images to one another, ie to determine the position and angular position of the camera carrier at each point in time relative to the previous point in time.
Die eigentliche, lückenlose Bildinformation des überflogenen Geländes kann jedoch nur mit Hilfe der Zeilendetektoren gewonnen werden, die zwi schen zwei flächenhaften Einzelaufnahmen jeweils eine große, bei Verwen dung von CCD-Detektorelementen von der jeweiligen Integrationszeit ab hängige Anzahl dicht aufeinanderfolgender Bildzeilen liefern. Die zu nächst unbekannte Eigenbewegung des Kameraträgers bringt es jedoch mit sich, daß die gegenseitige Orientierung der Zeilenbilder exakt nicht be kannt ist. Jede einzelne Bildzeile muß daher relativ zu der vorhergehen den durch aufwendige Korrelations- und Interpolationsverfahren orien tiert werden. Dieser sogenannte Folgebildanschluß ist für eine reine Dreizeilenkamera beispielsweise aus der DE-C2-29 40 871 bekannt. Dabei ist die photogrammetrische Auswertung ohne Zusatzdaten nicht so stabil wie im Fall von Flächenaufnahmen. Das bewirkt unter Umständen geringere Genauigkeiten und höheren Rechenaufwand.The actual, complete image information of the scanned area can, however, only be obtained with the help of the line detectors, which are between two large individual shots, one large each, when used of CCD detector elements depending on the respective integration time deliver a dependent number of closely consecutive image lines. The too however, the camera carrier's next unknown movement of its own brings it with it be aware that the mutual orientation of the line images is not exactly is known. Each individual image line must therefore precede that the orien through elaborate correlation and interpolation procedures be animals. This so-called following picture connection is for a pure one Three-line camera known for example from DE-C2-29 40 871. Here the photogrammetric evaluation without additional data is not so stable as in the case of area shots. This may result in less Accuracies and higher computing effort.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kamera der eingangs genannten Art bereitzustellen, die bei möglichst wenig Rechenaufwand ei ne möglichst genaue dreidimensionale Objektrekonstruktion liefert.The invention is therefore based on the object of a camera at the beginning to provide the type mentioned, which uses as little computing effort as possible ne three-dimensional object reconstruction as accurate as possible.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the in the characterizing part of claim 1 mentioned features solved.
Im Patentanspruch 2 ist eine weitere Lösungsmöglichkeit angegeben, die sich auf den Fall bezieht, daß eine möglichst große Breite des nutzbaren Bildfeldes angestrebt ist. Bekanntlich ist es dann nicht mehr möglich, mit geschlossenen Zeilen- bzw. Flächendetektoren auszukommen, da diese nur mit einer begrenzten Anzahl von einzelnen Detektorelementen wirt schaftlich herstellbar sind. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, Mehrfachoptiken zu verwenden und in den Bildebenen der einzelnen Objek tive, die jeweils denselben Geländeausschnitt erfassen, einzelne Zei len- bzw. Flächendetektoren mosaikartig gegeneinander versetzt derart anzuordnen, daß das gesamte Bildfeld lückenlos erfaßt wird (siehe bei spielsweise die EP-A2-03 26 128, Spalte 2 unten sowie Spalte 3 oben). Patentanspruch 2 betrifft die Ausweitung des Erfindungsgedankens auf Ka meras mit derartigen Mehrfachoptiken und mosaikartig verschachtelten Einzeldetektoren.In claim 2, another solution is given that refers to the case that the greatest possible width of the usable Image field is sought. As you know, it is no longer possible to get by with closed line or area detectors, as these only with a limited number of individual detector elements are economically producible. It has therefore already been proposed To use multiple optics and in the image planes of the individual object tives, each covering the same area, individual times Len or surface detectors offset like a mosaic to arrange that the entire image field is recorded without gaps (see at for example EP-A2-03 26 128, column 2 below and column 3 above). Claim 2 relates to the expansion of the inventive concept to Ka meras with such multiple optics and nested like a mosaic Single detectors.
Der Gegenstand des Patentanspruchs 1 unterscheidet sich von der aus Fig. 3 der EP-A2-03 26 128 bekannten Detektoranordnung in der Bildebene eines einzigen Objektivs dadurch, daß anstelle der dort erforderlichen drei Zeilendetektoren nunmehr zwei Flächendetektoren zu verwenden sind, die zwei streifenförmige Bildebenenbereiche überdecken. Diese streifenförmi gen Bildebenenbereiche sind im wesentlichen gleich lang und in etwa quer zu ihrer Längserstreckung mit Abstand zueinander, d. h. in Flugrichtung mit Abstand hintereinander, angeordnet. Die beiden Flächendetektoren be stehen aus einzelnen, einander benachbarten, parallelen Detektorzeilen, welche die eigentliche Bildinformation liefern. Hier wird also von dem Prinzip der zeilenförmigen Einzelaufnahmen abgegangen, welches wie oben erläutert den Nachteil mit sich bringt, daß die gegenseitige Orientie rung der einzelnen Bildzeilen zunächst nicht bekannt ist. Im Gegensatz dazu ist die Orientierung sämtlicher Bildzeilen, die von den Detektor zeilen der beiden genannten Flächendetektoren geliefert werden, jeweils dieselbe und braucht daher auch nur einmal bestimmt zu werden. Je mehr Detektorzeilen die beiden Flächendetektoren daher aufweisen, um so ge ringer ist der Aufwand zur Berechnung der gegenseitigen Zeilenorientie rung. Anstelle einer kontinuierlichen Folge von Zeilenaufnahmen wer den - in Abhängigkeit von der Anzahl der den beiden Flächendetektoren jeweils angehörigen Detektorzeilen - nunmehr in relativ größeren Zeitab ständen quasi flächenhafte Aufnahmen erzeugt, und es ist lediglich noch erforderlich, diese im Verhältnis zueinander zu orientieren.The subject matter of claim 1 differs from the detector arrangement known from FIG. 3 of EP-A2-03 26 128 in the image plane of a single objective in that instead of the three line detectors required there two surface detectors are now to be used which cover two strip-shaped image plane regions . These stripe-shaped image plane regions are of substantially the same length and are arranged approximately transversely to their longitudinal extension at a distance from one another, ie one behind the other in the direction of flight. The two area detectors consist of individual, mutually adjacent, parallel detector lines, which provide the actual image information. So here the principle of line-shaped individual images is departed from, which, as explained above, has the disadvantage that the mutual orientation of the individual image lines is initially unknown. In contrast to this, the orientation of all image lines, which are supplied by the detector lines of the two surface detectors mentioned, is the same in each case and therefore only needs to be determined once. The more detector lines the two area detectors therefore have, the less effort is required to calculate the mutual line orientation. Instead of a continuous sequence of line recordings, who - depending on the number of detector lines belonging to the two surface detectors - now generate quasi-flat recordings in relatively larger time intervals, and it is only necessary to orient them in relation to one another.
Die beiden Flächendetektoren, die mit Abstand zueinander jeweils strei fenförmige Bildebenenbereiche in der Bildebene eines einzigen Objektivs bedecken, bilden im Laufe des Überfliegens das Gelände aus zwei ver schiedenen Perspektiven ab, so daß eine Stereodarstellung möglich wird. Dem Folgebildanschluß sowie der gegenseitigen Orientierung dient minde stens ein weiterer Flächendetektor, der in der Bildebene des Objektivs mit Abstand zu den beiden vorgenannten Flächendetektoren bzw. streifen förmigen Bildebenenbereichen angeordnet ist. Dieser eine weitere Flä chendetektor kann sich, wie in Unteranspruch 5 angegeben, nahezu über die gesamte Breite des nutzbaren Bildfeldes erstrecken, welche durch die Länge der beiden erstgenannten Flächendetektoren bestimmt ist. Die Ver wendung eines einzigen derartigen weiteren Flächendetektors ist zwar ei ne Möglichkeit, stellt jedoch nicht die günstigste Ausführungsform dar, da die gesamte Breite für den Auswertungsprozeß gar nicht benötigt wird. Daher ist in Unteranspruch 6 als günstigere Möglichkeit vorgeschlagen, zwei weitere, mit Abstand zueinander angeordnete Flächendetektoren zu verwenden, die gemäß Unteranspruch 7 beispielsweise an einander gegen überliegenden Rändern des nutzbaren Bildfeldes angeordnet sein können und insgesamt eine wesentlich geringere Detektorfläche benötigen als im Falle eines einzigen, sich über die gesamte Breite des nutzbaren Bild feldes erstreckenden weiteren Flächendetektors.The two surface detectors, which are spaced apart from each other fen-shaped image plane areas in the image plane of a single lens cover, form the terrain from two ver in the course of overflying different perspectives, so that a stereo display is possible. The following picture connection and mutual orientation serve at least Mostly, another area detector in the image plane of the lens at a distance from the two aforementioned surface detectors or strips shaped image plane areas is arranged. This one more area Chendetektor can, as indicated in dependent claim 5, almost over extend the entire width of the usable image field, which by the Length of the first two surface detectors is determined. The Ver The use of a single such further area detector is egg ne possibility, but is not the cheapest embodiment, since the entire width is not required for the evaluation process. It is therefore proposed in sub-claim 6 as a cheaper option two further, spaced-apart area detectors use, for example against each other according to subclaim 7 overlying edges of the usable image field can be arranged and overall require a much smaller detector area than in In the case of a single, spread over the entire width of the usable image field extending further area detector.
Zweckmäßigerweise werden der oder die weiteren Flächendetektoren zwi schen den beiden streifenförmigen Bildebenenbereichen mit den diese be deckenden beiden Flächendetektoren angeordnet, so daß letztere an den bezüglich der Flugrichtung vorderen und hinteren Rändern der Bildebene zu liegen kommen, wobei die Länge (in Flugrichtung) des nutzbaren Bild feldes durch deren Abstand bestimmt ist. Je nach Beschaffenheit des zu überfliegenden Geländes kann es ungünstig sein, wenn die beiden strei fenförmigen Bildebenenbereiche und die zugehörigen, sich im wesentlichen quer zur Flugrichtung erstreckenden Flächendetektoren, welche die ei gentliche Bildinformation liefern, zu nahe beieinanderliegen, da der Konvergenzwinkel dann zu klein wird und sich damit zu große Ungenauig keiten bei der Höhenbestimmung der Geländepunkte ergeben können. Daher ist es zweckmäßig, die beiden Flächendetektoren an den vorderen und hin teren Bildebenenrändern und die zum Folgebildanschluß benötigten weite ren Flächendetektoren dazwischen anzuordnen, und zwar möglichst an den seitlichen Bildebenenrändern.The further surface detector or detectors are expediently between between the two stripe-shaped image plane areas with which these covering two surface detectors arranged so that the latter to the with respect to the flight direction front and rear edges of the image plane come to rest, the length (in the direction of flight) of the usable image field is determined by their distance. Depending on the nature of the overflowing terrain, it can be unfavorable if the two fight fen-shaped image plane areas and the associated, essentially area detectors extending transversely to the flight direction, which the egg Provide image information that is too close to each other because the Convergence angle then becomes too small and thus becomes too imprecise speed when determining the height of the terrain points. Therefore it is useful to have the two surface detectors on the front and back lower picture plane edges and the width required for the subsequent picture connection to arrange their surface detectors in between, if possible on the lateral image plane edges.
Gemäß der in Patentanspruch 2 gegebenen Lösungsmöglichkeit für Kameras mit Mehrfachoptiken ist vorgesehen, die Flächendetektoren in den auf grund der Anwendung der Mehrfachoptik sich ergebenden verschiedenen Bildebenen so anzuordnen, daß bei Überlagerung dieser Bildebenen zwei streifenförmige Bildebenenbereiche, zwischen denen ein Abstand vorgese hen ist, lückenlos und in abwechselnder Weise von Flächendetektoren der einzelnen Bildebenen abgedeckt sind. In den einzelnen Bildebenen ergeben sich damit Lücken zwischen den dort befindlichen Flächendetektoren. Wei terhin ist in mindestens zwei der einzelnen Bildebenen je ein weiterer Flächendetektor mit Abstand zu den beiden streifenförmigen Bildebenenbe reichen angeordnet. Durch die Länge dieser im wesentlichen gleich langen Bildebenenbereiche ist auch hier die Breite des nutzbaren Bildfeldes be stimmt.According to the solution for cameras given in claim 2 with multiple optics is provided, the surface detectors in the resulting from the use of multiple optics different Arrange image planes so that when these image planes are superimposed, two strip-shaped image plane areas between which a distance is read hen is seamless and in an alternating manner by area detectors individual image layers are covered. In the individual picture planes there are gaps between the area detectors located there. Wei There is also another in at least two of the individual image levels Area detector at a distance from the two strip-shaped image plane levels richly arranged. Due to the length of these essentially the same length Image plane areas are also the width of the usable image field Right.
Im folgenden sind Ausführungsformen der Erfindung anhand der Abbildungen näher erläutert. Es zeigen in schematischer Weise:The following are embodiments of the invention based on the figures explained in more detail. They show in a schematic way:
Fig. 1 zwei jeweils in streifenförmigen Bildebenenbereichen in der Bildebene eines Objektivs angeordnete Flächendetektoren sowie einen dazwischenliegenden weiteren Flächendetektor, Fig. 1, two each, in strip-shaped image plane regions in the image plane of a lens arranged surface detectors and a further intermediate area detector
Fig. 2 eine abgewandelte Version gemäß Fig. 1 mit zwei weiteren Flä chendetektoren, Fig. 2 shows a modified version of Fig. 1 with two other chendetektoren FLAE,
Fig. 3 eine im Falle zweier separater Bildebenen bei deren Überlagerung entstehende lückenlose Aufeinanderfolge von Flächendetektoren in zwei streifenförmigen Bildebenenbereichen mit zwei weiteren Flä chendetektoren, Fig one in the case of two separate image planes at their superposition resulting uninterrupted succession of area detectors in two strip-shaped image plane regions chendetektoren. 3 with two other FLAE,
Fig. 4 die beiden separaten Bildebenen gemäß Fig. 3 in getrennter Dar stellung mit den in ihnen befindlichen Flächendetektoren, Fig. 4, the two separate image planes of Fig. 3 in separate Dar position with the area detectors within them,
Fig. 5 eine im Falle dreier separater Bildebenen bei deren Überlagerung entstehende lückenlose Anordnung einzelner Flächendetektoren mit zwei weiteren Flächendetektoren, Fig. 5 a, in the case of three separate image planes formed in the superposition complete array of individual surface detectors with two additional area detectors,
Fig. 6 die drei separaten Bildebenen gemäß Fig. 5 in getrennter Dar stellung mit den in diesen befindlichen Flächendetektoren, Fig. 6, the three separate image planes shown in FIG. 5 in a separated position with the Dar located in this area detectors,
Fig. 7 eine Kamera mit einem Objektiv und einer Bildebene über einem Gelände, Fig. 7 is a camera with a lens and an image plane via a terrain,
Fig. 8 eine Kamera mit einem Objektiv, einem Strahlenteiler sowie zwei separaten Bildebenen. Fig. 8 is a camera with a lens, a beam splitter and two separate image planes.
In Fig. 7 ist schematisch eine Kamera K über einem Gelände dargestellt, welche mittels eines Objektivs O einen Geländeausschnitt G in ihrer Bildebene E abbildet. Die Kamera K wird von einem nicht dargestellten Kameraträger, beispielsweise einem Flugzeug oder einem Satelliten, mit geführt, um Geländeaufnahmen zu machen. Bei horizontalem Geradeausflug ist die optische Achse OA der Kamera K senkrecht nach unten gerichtet. Das kameraeigene Koordinatensystem x, y, z möge so orientiert sein, daß die x-Achse als Rollachse in die Flugrichtung zeigt, die z-Achse als Gierachse mit der optischen Achse OA zusammenfällt und die y-Achse als Nickachse zusammen mit der x-Achse in der Bildebene E liegt. In Fig. 7 sind drei Strahlengänge angedeutet, welche zu Flächendetektoren 1, 3 so wie 2 führen, deren Aufbau und Anordnung in der Bildebene E in Fig. 1 näher wiedergegeben ist. FIG. 7 schematically shows a camera K over a terrain, which uses a lens O to image a terrain detail G in its image plane E. The camera K is carried by a camera carrier (not shown), for example an airplane or a satellite, in order to take pictures of the terrain. In the case of a horizontal straight flight, the optical axis OA of the camera K is directed vertically downwards. The camera's own coordinate system x, y, z may be oriented so that the x-axis as the roll axis points in the direction of flight, the z-axis as the yaw axis coincides with the optical axis OA and the y-axis as the pitch axis together with the x-axis lies in the image plane E. In Fig. 7 three beam paths are indicated, which lead to surface detectors 1 , 3 and 2 , the structure and arrangement of which is shown in more detail in the image plane E in Fig. 1.
Fig. 1 zeigt die Bildebene E vom Objektiv O aus in Richtung der opti schen Achse OA gesehen. An den bezüglich der Flugrichtung, welche mit der Richtung der positiven x-Achse übereinstimmen möge, vorderen und hinteren Rändern der Bildebene E sind zwei streifenförmige Bildebenenbe reiche E1 und E2 definiert, welche vollständig mit Flächendetektoren 1 und 2 abgedeckt sind. Diese Flächendetektoren 1 und 2 sind aus op to-elektronischen Detektorelementen dnm (1 ≦ n ≦ N, 1 ≦ m ≦ M) aufgebaut, welche in parallelen, direkt einander benachbarten Detektor zeilen Dn angeordnet sind, wie in einem Eckbereich des Flächendetek tors 1 in Fig. 1 näher dargestellt. Die beiden Flächendetektoren 1 und 2 verlaufen vorzugsweise parallel zueinander, wobei ein Abstand zwischen ihnen erforderlich ist. Dieser Abstand ist vor allem durch den gewünsch ten Konvergenzwinkel gegeben, da die beiden Flächendetektoren 1 und 2 das Gelände mit unterschiedlicher Perspektive sehen, nämlich im Falle des Flächendetektors 1 rückschauend und im Falle des Flächendetektors 2 vorwärtsschauend. Der Konvergenzwinkel sollte nicht zu klein sein, da sonst Ungenauigkeiten in der Bestimmung der Höhenkoordinaten der Gelän depunkte auftreten können. Durch die angegebene Anordnung der beiden Flächendetektoren 1 und 2 ist das nutzbare Bildfeld F gegeben, dessen Breite fx gleich der Länge der beiden hintereinander angeordneten Flä chendetektoren 1 und 2, und dessen Länge (in Flugrichtung) fy gleich der Summe aus dem Abstand der beiden Flächendetektoren 1 und 2 und deren Breiten ist. Fig. 1 shows the image plane E seen from the lens O in the direction of the optical axis OA's. At the front and rear edges of the image plane E with respect to the direction of flight, which may coincide with the direction of the positive x-axis, two strip-shaped image plane regions E 1 and E 2 are defined, which are completely covered with surface detectors 1 and 2 . These area detectors 1 and 2 are made up of op-electronic detector elements d nm ( 1 ≦ n ≦ N, 1 ≦ m ≦ M), which are arranged in parallel, directly adjacent detector lines D n , as in a corner area of the area detector 1 shown in more detail in Fig. 1. The two surface detectors 1 and 2 preferably run parallel to one another, a distance between them being necessary. This distance is given above all by the desired angle of convergence, since the two area detectors 1 and 2 see the terrain with different perspectives, namely looking back in the case of the area detector 1 and looking forward in the case of the area detector 2 . The angle of convergence should not be too small, since otherwise inaccuracies in the determination of the height coordinates of the terrain points may occur. By the mentioned arrangement of the two surface detectors 1 and 2, the usable image field F is given, the width f x equal to the length of two successively arranged FLAE chendetektoren 1 and 2, and its length (in the direction of flight) f y equal to the sum of the distance of the two surface detectors 1 and 2 and their widths.
Innerhalb der streifenförmigen Bildebenenbereiche E1 und E2 werden auf den diese bedeckenden Flächendetektoren 1 und 2 jeweils gleichzeitig entsprechende Geländestreifen abgebildet. Die Bilder dieser Gelände streifen werden aufgrund der Detektorstruktur in Form einer Vielzahl gleichzeitig aufgenommener, paralleler Zeilenbilder registriert, welche wiederum aus einer Vielzahl benachbarter, den einzelnen opto-elektroni schen Detektorelementen zugeordneter Bildpunkte bestehen. Es genügt so mit, flächenhafte Aufnahmen in gewissen Zeitabständen durchzuführen, die gerade so bemessen sind, daß die beispielsweise mit dem Flächendetektor 1 bei zwei aufeinanderfolgenden Aufnahmezeitpunkten aufgenommenen Gelän destreifen lückenlos aneinandergrenzen bzw. sich (in Flugrichtung) ge ringfügig überlappen.Within the stripe-shaped image plane areas E 1 and E 2 , corresponding terrain strips are simultaneously imaged on the surface detectors 1 and 2 covering them. The images of these areas are registered on the basis of the detector structure in the form of a multiplicity of parallel line images recorded at the same time, which in turn consist of a multiplicity of adjacent image points assigned to the individual optoelectronic detector elements. It is thus sufficient to carry out areal recordings at certain time intervals that are dimensioned such that the terrain, for example, recorded with the area detector 1 at two successive recording times, is completely contiguous or slightly overlap (in the direction of flight).
Die Anzahl N der Detektorzeilen Dn innerhalb eines Flächendetektors 1 bzw. 2 muß auf jeden Fall N ≧ 2 sein, denn damit wird das bei der Drei zeilenkamera herrschende Prinzip verlassen, wonach in jedem Aufnahme zeitpunkt jeder der drei Blickrichtungen unterschiedlicher Perspektive immer nur eine Bildzeile zugeordnet ist. Im vorliegenden Falle ist der Übergang zur flächenhaften Aufnahme pro Aufnahmezeitpunkt im Prinzip be reits für N = 2 vollzogen, da dann je perspektivischer Blickrichtung be reits zwei parallele, benachbarte Bildzeilen zum selben Aufnahmezeit punkt vorliegen. In der Praxis wird ein Flächendetektor 1 bzw. 2 jedoch weit mehr als zwei Detektorzeilen Dn enthalten, da der Vorteil des neuen Prinzips dann besser ausgenutzt werden kann.The number N of detector lines D n within an area detector 1 or 2 must in any case be N ≧ 2 , because this leaves the principle prevailing in the three-line camera, according to which in each recording time of each of the three viewing directions with different perspectives only ever one image line assigned. In the present case, the transition to areal recording per recording time is in principle already made for N = 2 , since then two parallel, adjacent image lines are already available at the same recording time for each perspective viewing direction. In practice, however, an area detector 1 or 2 will contain far more than two detector lines D n , since the advantage of the new principle can then be better exploited.
Zwischen den beiden Flächendetektoren 1 und 2 ist in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ein weiterer Flächendetektor 3 angeordnet, der sich über die gesamte Breite des Bildfeldes F erstreckt. Dieser besteht ebenfalls aus mehreren parallelen Detektorzeilen und dient dazu, den Folgebildan schluß zu ermöglichen.In the embodiment according to FIG. 1, a further area detector 3 is arranged between the two area detectors 1 and 2 , which extends over the entire width of the image field F. This also consists of several parallel detector lines and serves to enable the subsequent image connection.
Gemäß Fig. 2 sind zwischen den beiden Flächendetektoren 1 und 2 zwei weitere Flächendetektoren 4 und 5 vorgesehen, die jeweils nur einen Bruchteil der Breite des Bildfeldes F einnehmen und sich zweckmäßig an dessen seitlichen Rändern befinden. Diese Ausführungsform ist in der Praxis bevorzugt. Es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, daß die beiden weiteren Flächendetektoren 4 und 5 sich genau an der Rändern des Bildfeldes F befinden oder bezüglich der x-Koordinate auf gleicher Höhe liegen. Es ist sogar möglich, einen oder beide dieser weiteren Flächen detektoren 4 und 5 nicht zwischen den beiden Flächendetektoren 1 und 2 anzuordnen, wobei allerdings Voraussetzung ist, daß zumindest einer die ser beiden zuletzt genannten Flächendetektoren nicht am vorderen oder hinteren Rand des Bildfeldes F angeordnet ist.Referring to FIG. 2 are provided between the two surface detectors 1 and 2, two additional area detectors 4 and 5 which respectively occupy only a fraction of the width of the image field F and are useful on its lateral edges. This embodiment is preferred in practice. However, it is not absolutely necessary for the two further surface detectors 4 and 5 to be located exactly at the edges of the image field F or to be at the same height with respect to the x coordinate. It is even possible to arrange one or both of these further surface detectors 4 and 5 not between the two surface detectors 1 and 2 , although it is a prerequisite that at least one of the latter two surface detectors mentioned is not arranged at the front or rear edge of the image field F. .
Für den Folgebildanschluß mittels bekannter Korrelations- sowie photo grammetrischer Verfahren sind fünf oder sechs Bildpunkte auszuwählen. Dies kann z. B. wie in Fig. 2 durch Kreuze angedeutet geschehen.Five or six pixels are to be selected for the subsequent image connection using known correlation and photo grammetric methods. This can e.g. B. happen as indicated in Fig. 2 by crosses.
Bisher wurde davon ausgegangen, daß die Flächendetektoren 1 und 2 in ge schlossener Form, d. h. einstückig herstellbar sind. Dies gilt jedoch nur bis zu gewissen Grenzen, d. h. derzeit bis zu etwa 4096 Detektorelementen pro Detektorzeile. Soll ein breiteres Bildfeld abgedeckt werden, so könnte dies durch Aneinanderreihung separater Flächendetektoren erreicht werden, jedoch würden sich dabei an den Stellen, wo letztere aneinander stoßen, stets Lücken ergeben. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, Mehrfachoptiken zu verwenden und so zu justieren, daß in ihren Bildebe nen bezüglich der optischen Achsen bzw. der jeweiligen Bildkoordinaten systeme in identischer Lage, d. h. deckungsgleich, derselbe Geländeaus schnitt zur Abbildung kommt. Dann können in den unterschiedlichen Bild ebenen separate Flächendetektoren mit Abstand zueinander so angeordnet werden, daß bei der Überlagerung der gewünschte Bildebenenbereich in ab wechselnder Weise lückenlos von ihnen abgedeckt wird. Die Mehrfachoptik kann entweder durch parallele Einzelobjektive oder auch durch Einschal tung von Strahlenteilersystemen, beispielsweise halbdurchlässigen Spie geln, verwirklicht sein.So far it has been assumed that the surface detectors 1 and 2 in ge closed form, ie can be manufactured in one piece. However, this only applies to certain limits, ie currently up to approximately 4096 detector elements per detector line. If a wider field of view is to be covered, this could be achieved by lining up separate surface detectors, but there would always be gaps where the latter meet. It has therefore already been proposed to use multiple optics and to adjust so that in their image planes with respect to the optical axes or the respective image coordinates, systems in an identical position, ie congruent, the same terrain cut comes to the picture. Then separate surface detectors can be arranged at a distance from one another in the different image planes in such a way that the desired image plane region is covered by them in an alternating manner without gaps. The multiple optics can be realized either by parallel individual lenses or by switching on beam splitter systems, for example semi-transparent mirrors.
Eine mögliche Version der Anwendung einer Zweifachoptik ist schematisch in Fig. 8 dargestellt. Hinter dem einzigen Objektiv O ist im Strahlen gang ein unter 45° gegenüber der optischen Achse OA geneigter, halb durchlässiger Spiegel S angeordnet, woraus zwei um 90° gegeneinander ge drehte Bildebenen resultieren. In beiden Bildebenen sind zwei streifen förmige Bildebenenbereiche E3 und E4 definiert, die sich hinsicht lich der auf ihnen abgebildeten Objekt- bzw. Geländestreifen optisch je weils deckungsgleich überlagern. Wie in den insgesamt vier streifenför migen Bildebenenbereichen (zweimal E3 und zweimal E4) separate Flä chendetektoren angeordnet sein können, um eine lückenlose Abdeckung bei Überlagerung zu gewährleisten, kann den Fig. 3 und 4 entnommen werden.A possible version of the use of double optics is shown schematically in FIG. 8. Behind the single lens O, a semi-transparent mirror S is arranged at 45 ° with respect to the optical axis OA, which results in two image planes rotated by 90 ° relative to one another. In both image planes two stripe-shaped image plane regions E 3 and E 4 are defined, which visually overlap each other congruently with regard to the object or terrain strips depicted on them. As in the total of four stripe-shaped image plane areas (two E 3 and two E 4 ) separate surface detectors can be arranged in order to ensure complete coverage when superimposed, FIGS . 3 and 4 can be seen.
Demnach sind in der einen, in Fig. 8 mit EA bezeichneten Bildebene bei spielsweise quadratische Flächendetektoren 11, 12, 13 usw. so angeordnet, wie in Fig. 4 wiedergegeben. Entsprechendes gilt für die in der mit EB bezeichneten zweiten Bildebene angeordneten Flächendetektoren 21, 22, 23 usw. In jeder der beiden Bildebenen ist in der Mitte zwischen den beiden jeweiligen streifenförmigen Bildebenenbereichen E3 und E4 jeweils an einem der beiden seitlichen Ränder des nutzbaren Bildfeldes F ein weite rer Flächendetektor 10 bzw. 20 angeordnet. Die im Ausführungsbeispiel quadratischen Flächendetektoren haben jeweils die Breite b, wobei auf grund der quadratischen Dimensionierung ihr gegenseitiger Abstand Δa ebenfalls gleich b ist. Grundsätzlich sind bei der Anordnung gemäß Fig. 3 die Abstände zwischen den separaten Flächendetektoren in der einen Bildebene gleich der Breite der separaten Flächendetektoren in der ande ren Bildebene und umgekehrt.Accordingly, square image detectors 11 , 12 , 13 , etc., for example, are arranged in the one image plane designated EA in FIG. 8, as shown in FIG. 4. The same applies to the surface detectors 21 , 22 , 23 arranged in the second image plane denoted by EB. In each of the two image planes, E 3 and E 4 are located in the middle between the two respective strip-shaped image plane regions E 3 and E 4 on one of the two lateral edges of the usable image field F a wider area detector 10 or 20 is arranged. The square surface detectors in the exemplary embodiment each have the width b, their mutual distance Δa also being equal to b due to the square dimensioning. Basically, the distances between the separate area detectors in an image plane in the arrangement of Fig. 3 inversely equal to the width of the separate area detectors in the image plane and walls ren.
Fig. 5 zeigt eine mögliche Anordnung separater Flächendetektoren bei Verwendung einer Dreifachoptik in optischer Überlagerung, Fig. 6 in se parater Darstellung die einzelnen Bildebenen EA, EB sowie EC. In der Überlagerung ergeben sich zwei Reihen R1 und R2 von Flächendetekto ren in zwei streifenförmigen Bildebenenbereichen E5 und E6, welche von den Flächendetektoren jeweils lückenlos abgedeckt sind. Aus Fig. 5 wird deutlich, daß die in der Bildebene EA angeordneten Flächendetekto ren 31, 32, 33 und 34 jeweils einen Abstand Δa voneinander haben, wel cher durch die Summe der Breiten der in den Bildbenen EB und EC jeweils mit Abstand zueinander angeordneten Flächendetektoren, beispielsweise 41 und 51, gegeben ist. Entsprechendes gilt für die Abstände und Breiten der anderen Flächendetektoren. Im vorliegenden Falle sind quadratische Flächendetektoren gewählt, deren Breiten a, b und c gleich sind. Es kön nen jedoch auch ohne weiteres rechteckige Flächendetektoren gewählt wer den, deren Breiten unterschiedlich sind. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, ist in der Bildebene EA noch ein weiterer Flächendetektor 30 am rechten Rand des nutzbaren Bildfeldes F und in der Bildebene EB ein weiterer Flächen detektor 40 am linken Rand des nutzbaren Bildfeldes F angeordnet. Fig. 5 shows a possible arrangement in se parater illustration shows separate area detectors when using a triple optics in optical superposition, Fig. 6, the individual image planes EA, EB and EC. In the superimposition, there are two rows R 1 and R 2 of surface detectors in two strip-shaped image plane regions E 5 and E 6 , which are each completely covered by the surface detectors. From Fig. 5 it is clear that the arranged in the image plane EA surface detectors ren 31 , 32 , 33 and 34 each have a distance Δa from each other, wel cher by the sum of the widths of the surface detectors arranged in the image planes EB and EC each at a distance from each other , for example 41 and 51 , is given. The same applies to the distances and widths of the other area detectors. In the present case, square area detectors are chosen, the widths a, b and c of which are the same. However, rectangular surface detectors whose widths are different can also be selected without further notice. As can be seen from FIG. 6, a further surface detector 30 is arranged in the image plane EA on the right edge of the usable image field F and in the image plane EB another surface detector 40 is arranged on the left edge of the usable image field F.
Werden in den sich überlagernden Bildebenenbereichen E3 etwa der Fig. 4 insgesamt beispielsweise 23 quadratische Flächendetektoren mit je 1000×1000 Detektorelementen angeordnet, so läßt sich damit ein nutzba res Bildfeld überstreichen, welches dem Bildformat einer konventionellen Luftbildkamera von ca. 23×23 cm2 entspricht. Dies gelingt mit einer vertretbaren Anzahl von Einzeldetektoren sowie vertretbarem, dadurch bedingtem Justier- und Kalibrieraufwand.If, for example, a total of 23 square area detectors, each with 1000 × 1000 detector elements, are arranged in the overlapping image plane areas E 3, for example in FIG. 4, a usable image field can be covered which corresponds to the image format of a conventional aerial camera of approximately 23 × 23 cm 2 corresponds. This can be achieved with a reasonable number of individual detectors as well as a reasonable, consequent adjustment and calibration effort.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4114304A DE4114304C1 (en) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | Area surveillance camera - has detector surfaces separated from imaging areas and in form of parallel strips of optoelectronic devices |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4114304A DE4114304C1 (en) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | Area surveillance camera - has detector surfaces separated from imaging areas and in form of parallel strips of optoelectronic devices |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4114304C1 true DE4114304C1 (en) | 1992-04-30 |
Family
ID=6430806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE4114304A Expired - Fee Related DE4114304C1 (en) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | Area surveillance camera - has detector surfaces separated from imaging areas and in form of parallel strips of optoelectronic devices |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4114304C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2692368A1 (en) * | 1992-06-12 | 1993-12-17 | Thomson Csf | Wide range infrared panoramic watch device with high angular coverage, especially on site. |
| EP0617296A1 (en) * | 1993-03-22 | 1994-09-28 | Automobiles Peugeot | Method and system for obstacle detection, installed on a automotive vehicle |
| DE19919487A1 (en) * | 1999-04-29 | 2000-11-23 | Wolf D Teuchert | Recording process and photogrammetric camera therefor |
| WO2002090887A3 (en) * | 2001-05-04 | 2003-01-09 | Vexcel Imaging Gmbh | Digital camera for and method of obtaining overlapping images |
| EP1312892A1 (en) * | 2001-11-20 | 2003-05-21 | Wolf D. Dr. Teuchert | Detector arrangement for capturing an image strip |
| DE102005005211A1 (en) * | 2005-02-03 | 2006-08-10 | Inpho Gmbh | Optical surface sensor geometrical adjustment device, has three charged coupled device-surface sensors on three focal planes, and beam splitter in path of rays between lens and surface sensors and splitting ray on focal planes |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2940871C2 (en) * | 1979-10-09 | 1983-11-10 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn | Photogrammetric method for aircraft and spacecraft for digital terrain display |
| EP0326128A2 (en) * | 1988-01-26 | 1989-08-02 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Process and device for remote earth reconnaissance |
-
1991
- 1991-05-02 DE DE4114304A patent/DE4114304C1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2940871C2 (en) * | 1979-10-09 | 1983-11-10 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn | Photogrammetric method for aircraft and spacecraft for digital terrain display |
| EP0326128A2 (en) * | 1988-01-26 | 1989-08-02 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Process and device for remote earth reconnaissance |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2692368A1 (en) * | 1992-06-12 | 1993-12-17 | Thomson Csf | Wide range infrared panoramic watch device with high angular coverage, especially on site. |
| WO1993025927A1 (en) * | 1992-06-12 | 1993-12-23 | Thomson-Csf | Long-range infrared panoramic surveillance device |
| EP0617296A1 (en) * | 1993-03-22 | 1994-09-28 | Automobiles Peugeot | Method and system for obstacle detection, installed on a automotive vehicle |
| FR2703173A1 (en) * | 1993-03-22 | 1994-09-30 | Peugeot | Method and device for detecting obstacles, embedded in a motor vehicle. |
| DE19919487A1 (en) * | 1999-04-29 | 2000-11-23 | Wolf D Teuchert | Recording process and photogrammetric camera therefor |
| DE19919487C2 (en) * | 1999-04-29 | 2001-04-05 | Wolf D Teuchert | Recording process and photogrammetric camera therefor |
| WO2002090887A3 (en) * | 2001-05-04 | 2003-01-09 | Vexcel Imaging Gmbh | Digital camera for and method of obtaining overlapping images |
| EP1312892A1 (en) * | 2001-11-20 | 2003-05-21 | Wolf D. Dr. Teuchert | Detector arrangement for capturing an image strip |
| DE102005005211A1 (en) * | 2005-02-03 | 2006-08-10 | Inpho Gmbh | Optical surface sensor geometrical adjustment device, has three charged coupled device-surface sensors on three focal planes, and beam splitter in path of rays between lens and surface sensors and splitting ray on focal planes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2940871C2 (en) | Photogrammetric method for aircraft and spacecraft for digital terrain display | |
| EP0326128B1 (en) | Process and device for remote earth reconnaissance | |
| DE69531653T2 (en) | Method and apparatus for aligning a lenticular rest with a lenticular image | |
| DE3219032C2 (en) | Stereophotogrammetric recording and evaluation process and evaluation device | |
| CH692679A5 (en) | Photogrammetric camera and photogrammetric method. | |
| DE4123791C2 (en) | Digital area camera with multiple optics | |
| EP0052189B1 (en) | Photogrammetric apparatus for air and spacecraft for obtaining a digital terrain representation | |
| DE4114304C1 (en) | Area surveillance camera - has detector surfaces separated from imaging areas and in form of parallel strips of optoelectronic devices | |
| DE19803064C1 (en) | Optical system for monitoring several individual telescopes having respective detector arrays in focal plane | |
| EP2350977A1 (en) | Method for combining at least two images to form a panoramic image | |
| DE102019204075B4 (en) | Device with a multi-aperture imaging device for generating a depth map | |
| DE3614159A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR IMAGING AN OBJECT IN LINES | |
| DE3431616A1 (en) | MEASURING DEVICE FOR DETERMINING THE RELATIVE POSITION OF TWO BODIES | |
| DE1813743A1 (en) | Arrangement for scanning a field in two directions | |
| DE69413251T2 (en) | ORIENTATION CORRECTION SYSTEM FOR OBSERVER | |
| DE3110691C2 (en) | Directional missile navigation system | |
| DE3012601C2 (en) | Method and device for picking up objects line by line | |
| DE20080076U1 (en) | Photogrammetric camera | |
| EP3900318A1 (en) | Apparatus having a multi-aperture imaging apparatus for accumulating image information | |
| DE19816561C1 (en) | Camera for taking aerial photos | |
| DE2615396C3 (en) | Measuring arrangement for measuring the radiation emanating from an object | |
| DE2458664C3 (en) | Air traffic control facility | |
| DE3446009C2 (en) | ||
| DE3927158C2 (en) | ||
| EP1312892A1 (en) | Detector arrangement for capturing an image strip |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DEUTSCHE AEROSPACE AG, 8000 MUENCHEN, DE |
|
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLER-BENZ AEROSPACE AKTIENGESELLSCHAFT, 80804 M |
|
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: LFK LENKFLUGKOERPERSYSTEME GMBH, 81669 MUENCHEN, D |
|
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |