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JPS6034316B2 - Image correlation device between optical images and television images - Google Patents
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JPS6034316B2 - Image correlation device between optical images and television images - Google Patents

Image correlation device between optical images and television images

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Publication number
JPS6034316B2
JPS6034316B2 JP13531280A JP13531280A JPS6034316B2 JP S6034316 B2 JPS6034316 B2 JP S6034316B2 JP 13531280 A JP13531280 A JP 13531280A JP 13531280 A JP13531280 A JP 13531280A JP S6034316 B2 JPS6034316 B2 JP S6034316B2
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JP
Japan
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image
signal
correlation
video signal
output
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JP13531280A
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Japanese (ja)
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JPS5761391A (en
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幸一郎 宮城
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Anritsu Corp
Original Assignee
Anritsu Corp
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Publication date
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00Television systems
    • H04N7/18Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast

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  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はテレビ画像と光学的画像との水平走査方向相
互相関画像を実時間で得るようにした光学的画像とテレ
ビ画像との画像相関装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an image correlation device between an optical image and a television image, which obtains a horizontal scanning cross-correlation image between the television image and the optical image in real time.

従来、テレビカメラで画像を入力して相関演算処理を行
なう画像相関装置には、超音波光変調器とフーリエ変換
光学系を用いた光学的相関演算を行ない、テレビ受像器
の中央に入力画像の水平走査方向自己相関画像のみを表
示するものがあるが、このような画像相関装置には次記
のような性能、操作面における欠点がある。
Conventionally, image correlation devices input images from a television camera and perform correlation calculation processing. There are devices that display only horizontal scanning direction autocorrelation images, but such image correlation devices have the following drawbacks in terms of performance and operation.

‘1) 相関画像しか受像器画面上に表示できないため
、入出力画像の比較検討が困難である。
'1) Since only correlated images can be displayed on the receiver screen, it is difficult to compare and examine input and output images.

このため、入力画像表示専用の受像器が必要で、かつ、
これら入出力画像専用の2台の受像器は画面の大きさ性
能を揃える必要がある。■ 有限区間相関演算を繰返し
連続的に行なうため、動作原理上、相関画像表示受像器
画面の左右1/4づつ、すなわち全画面の半分に相当す
る画面は表示に使用されていない。
Therefore, a receiver dedicated to displaying the input image is required, and
These two image receivers dedicated to input and output images must have the same screen size and performance. (2) Since the finite interval correlation calculation is repeatedly and continuously performed, the 1/4 left and right sides of the screen of the correlation image display receiver, that is, half of the entire screen, are not used for display due to the principle of operation.

‘3} 有限区間相関演算を繰返し連続的に行なうため
、動作原理上、入力画像の水平走査方向長さは2値パル
ス映像信号に変換後、水平同期時間の1/沙〆下でなけ
ればならず、かつ、光学的相関器の構造上、前記2値パ
ルス映像信号は水平同期パルスの前後1/4同期時間の
範囲に存在してはならないという条件がある。
'3} In order to repeatedly and continuously perform finite interval correlation calculations, due to the operating principle, the length of the input image in the horizontal scanning direction must be less than 1/sa of the horizontal synchronization time after conversion to a binary pulse video signal. First, due to the structure of the optical correlator, there is a condition that the binary pulse video signal must not exist in the range of 1/4 synchronization time before and after the horizontal synchronization pulse.

このため、入力画像撮影時に画像の大きさと構図および
背景に制限が加わる。‘4} 電気光学的相関器特有の
空間演算を活用した新しい情報処理方法や、装置構成の
単純化等、実用装置として使用するための改良点が残さ
れている。
For this reason, restrictions are placed on the size, composition, and background of an image when capturing an input image. '4} There are still improvements to be made for use as a practical device, such as a new information processing method that utilizes the spatial operations unique to electro-optic correlators and a simplified device configuration.

筆者等が先に学会(電子通信学会論文誌の1979年3
月Vol.62一A M.3「超音波光変調器とTVカ
メラを用いた画像相関装置の一構成法」)にて発表した
装置例、すなわち、従来の画像相関装置における構成お
よび動作原理を次に述べる。
The authors first published the journal of the Society of Electronics and Communication Engineers in March 1979.
Month Vol. 621A M. 3 "One configuration method of an image correlation device using an ultrasonic light modulator and a TV camera"), that is, the configuration and operating principle of a conventional image correlation device will be described below.

第5図に従来の装置構成略図を示す。この装置の製作意
図の概略は、一般に使用されているテレビカメラの映像
出力信号が超音波光変調器への入力信号として適当な繰
返し周期と周波数帯域を持つことに着目し、超音波光変
調器を有する光学的相関器によって各水平走査ごとの映
像出力信号の1次元自己相関関数を検出し、受像器画面
上で画像に構成し表示することであり、出力画像として
入力画像の水平走査方向自己相関画像を得ることである
。第5図に示した装置では自己相関をとるべき入力画像
13を双方向桶引発振器19で発生させた7.87弧日
2の三角波で双方向水平走査を行なうテレビカメラ14
で撮影し、得られた複合映像信号を映像信号と水平垂直
同期パルス信号とに分離するため同期パルス分離回路1
川こ加える。ここで分離された映像信号は後述する光学
的相関演算の条件を満すため、映像信号パルス化回路9
に送られ設定闘値との比較により白黒2値のみを表わす
2値パルス映像信号に変換される。この2値パルス映像
信号はパルス振幅変調可能な一対の正弦波発振器la,
lbに外部変調信号として加えられる。前記正弦波発振
器la,lbは光学的相関器内に配置されている一対の
超音波光変調器5a,5bを構成している超音波振動子
の共振周波数で発振しており、発振波は発振器内で前記
2値パルス映像信号により振幅変調をうけて前記超音波
光変調器5a,5bに加えられる。光学的相関器は次の
ように構成されている。光源にはしーザー4を用い光東
をレンズで拡大した後、前記超音波光変調器5a,5b
に入射する。一対の前記超音波光変調器は超音波進行方
向が逆向きになるように配置されておりこれを透過した
光東はしンズで収束され焦点面上に綾点をつくる。焦点
面には光検出フィル夕6が配置され、このフィル夕を通
過した光は光電変換器7によって光電変換されて光学的
相関器の出力電流となる。なお、光学的相関演算の原理
については後に詳述する。さて前記同期パルス分離回路
10‘こて分離された同期パルスは水平同期時間遅延回
路11に送られ時間遅れを施された後2進号混合器12
に加えられる。この混合器12は前記光電変換器7で得
られた相関出力信号に遅延同期パルスを付加し、相関画
像となるべき複合映像信号を作るものである。前記水平
同期時間遅延回路11の遅延時間を水平同期時間の約1
/2,32ムsに定め、前記複合映像信号を受像器16
で画像に構成すれば前記入力画像13の自己相関画像を
画面の中央に表示することができる。次に光学的相関演
算の原理について述べる。
FIG. 5 shows a schematic diagram of the configuration of a conventional device. The outline of the purpose of creating this device was to focus on the fact that the video output signal of a commonly used television camera has a repetition period and frequency band appropriate for the input signal to an ultrasonic optical modulator. The one-dimensional autocorrelation function of the video output signal for each horizontal scan is detected by an optical correlator having a The goal is to obtain correlated images. In the apparatus shown in FIG. 5, an input image 13 to be autocorrelated is generated by a bidirectional oscillator 19, and a television camera 14 performs bidirectional horizontal scanning using a triangular wave of 7.87 arc days 2.
A synchronization pulse separation circuit 1 is used to separate the obtained composite video signal into a video signal and horizontal and vertical synchronization pulse signals.
Add river. Since the video signal separated here satisfies the conditions for optical correlation calculation, which will be described later, the video signal pulsing circuit 9
The pulse signal is sent to the controller and is converted into a binary pulse video signal representing only black and white binary values by comparison with a set threshold value. This binary pulse video signal is generated by a pair of sine wave oscillators la, which can modulate the pulse amplitude.
lb as an external modulation signal. The sine wave oscillators la and lb oscillate at the resonant frequency of the ultrasonic transducers constituting a pair of ultrasonic light modulators 5a and 5b arranged in the optical correlator, and the oscillated waves are generated by the oscillator. The signal is amplitude-modulated by the binary pulse video signal and applied to the ultrasonic light modulators 5a and 5b. The optical correlator is constructed as follows. After enlarging the light beam with a lens using the Caesar 4 as a light source, the ultrasonic light modulators 5a and 5b
incident on . The pair of ultrasonic light modulators are arranged so that the directions of the ultrasonic waves are opposite to each other, and the light transmitted through the modulators is converged by a lens to form a dot on the focal plane. A photodetection filter 6 is arranged on the focal plane, and the light passing through this filter is photoelectrically converted by a photoelectric converter 7 to become an output current of the optical correlator. Note that the principle of optical correlation calculation will be explained in detail later. Now, the synchronization pulse separated by the synchronization pulse separation circuit 10' is sent to the horizontal synchronization time delay circuit 11 and subjected to a time delay, and then the binary code mixer 12
added to. This mixer 12 adds a delayed synchronization pulse to the correlation output signal obtained by the photoelectric converter 7 to create a composite video signal to be a correlation image. The delay time of the horizontal synchronization time delay circuit 11 is approximately 1 of the horizontal synchronization time.
/2,32ms, and the composite video signal is transmitted to the receiver 16.
If the input image 13 is configured as an image, the autocorrelation image of the input image 13 can be displayed in the center of the screen. Next, the principle of optical correlation calculation will be described.

双方向水平走査によって得た各走査ごとに走査方向が反
転する映像信号を2個の超音波光変調器で空間的に反転
、遅延、シフトし、レンズで積分して互いに隣り合った
、すなわち画面上では上下関係にある映像信号間の相互
相関関数を自己相関関数に近似させて得るのが概略であ
る。第6図に示すように入力画像は2値画像でP(Q,
3)とし、垂直同期パルスより教えてn回目の水平走査
で得た映像信号をf(Q,n)とする。第7図に示すよ
うに、2値パルス映像信号に整形され、f(Q,n)で
振幅変調された超音波信号は超音波光変調器内の超音波
振動子に加えられる。超音波光変調器5a,5bは超音
波進行方向が互いに逆向きになるように配置されている
ため、超音波光変調器内の超音波信号はu(x,n),
u(一x,n)と書ける。超音波光変調器5aは5bに
較べ超音波進行方向長さが長く作られており、前記超音
波信号u(x,n)がレーザー光東内に達する時間はu
(一×,n)が同じく達する時間より1水平走査時間6
3.5山sだけ遅れる。よってレーザー光東内で重なる
超音波信号はu(x,n)とu(十×,n+1)である
。光学系内での2信号の重ね合せは糠演算で表わされ、
レンズの収束作用は積分演算を表わす。またu(x,n
),u(一×,n+1)は超音波速度vで移動している
ことを考え合せれば、超音波信号によって生じた回折光
のみを空間的光強度フィル夕6で検出し光電変換するこ
とにより、電流値として次に示す相関出力c(t,i)
が得られることが知られている。山 C(t,i)=上る」g(X−W,i)g(一x+vt
,i+1)秋……m ここでdはしーザー光東の幅を表わす。
The image signals obtained by bidirectional horizontal scanning, the scanning direction of which is reversed for each scan, are spatially inverted, delayed, and shifted by two ultrasonic optical modulators, and integrated by a lens to produce images that are adjacent to each other, that is, the screen. In the above example, the cross-correlation function between video signals in a vertical relationship is roughly obtained by approximating the auto-correlation function. As shown in Figure 6, the input image is a binary image P(Q,
3), and let f(Q, n) be the video signal obtained in the n-th horizontal scan from the vertical synchronization pulse. As shown in FIG. 7, the ultrasonic signal that has been shaped into a binary pulse video signal and amplitude-modulated by f(Q, n) is applied to an ultrasonic transducer in an ultrasonic optical modulator. Since the ultrasonic light modulators 5a and 5b are arranged so that the directions of ultrasonic waves are opposite to each other, the ultrasonic signals in the ultrasonic light modulators are u(x, n),
It can be written as u(1 x, n). The ultrasonic light modulator 5a is made to have a longer length in the ultrasonic traveling direction than the ultrasonic light modulator 5b, and the time for the ultrasonic signal u(x, n) to reach the laser beam east is u.
1 horizontal scanning time 6 times longer than the time when (1 x, n) reaches the same time
It is delayed by 3.5 mountain s. Therefore, the ultrasonic signals that overlap within the laser beam are u(x, n) and u(x, n+1). The superposition of two signals within the optical system is expressed by the bran calculation,
The converging action of the lens represents an integral operation. Also u(x, n
), u(1×, n+1) are moving at the ultrasonic velocity v, so only the diffracted light generated by the ultrasonic signal can be detected by the spatial light intensity filter 6 and photoelectrically converted. As a result, the following correlation output c(t,i) is obtained as a current value.
is known to be obtained. Mountain C(t,i)=climb'g(X-W,i)g(1x+vt
, i+1) Autumn...m Here, d represents the width of Caesar Koto.

g(x,n)はu(x,n)の包絡線を表し、f(Q,
n)のQをxに線形変換したものである。
g(x, n) represents the envelope of u(x, n), and f(Q,
It is obtained by linearly converting Q of n) to x.

この【11式にg(x,i)≠g(一×,i+1)
…{2}の関係をあてはめれば」L C(t,i)=上ューg(X−れ,i)g(x十vt,
i)舷……糊 となって、c(t,i)はg(x,i)すなわちf(Q
,i)の自己相関関数を表わす。
In this [Equation 11, g (x, i) ≠ g (1 ×, i + 1)
…If we apply the relationship {2}, then LC(t,i)=Kageug(X−Re,i)g(x×vt,
i) The gunwale... becomes glue, and c(t, i) becomes g(x, i), that is, f(Q
, i).

c(t,n),f(Q,n)はともに水平走査回数nに
おける関数である。よって、c(t,n)をf(Q,n
)の同期信号を使用して画像に構成すれば、入力2値画
像の水平走査方向自己相関画像を得る。ただし‘乳式を
実行して各nについて独立したc(t,n)を得る条件
として、映像信号の前後にこれと等しい長さの無信号部
分が必要であることから、入力可能な映像信号の最大長
は水平同期時間の1/2に制限される。また、光学的相
関器により前記‘1ー式を実行する場合、前記光電変換
器7における光電変換時の自乗特性を避けるため‘1}
式内のg(x,i)を2値の実数関数にする必要があり
、具体的には従釆装置のように入力画像を白黒2値画像
に限定するか、後述する本発明のように設定閥値をもつ
映像信号パルス化回路が必要である。以上が従来装置の
構成ならびに動作原理である。
Both c(t, n) and f(Q, n) are functions of the number of horizontal scans n. Therefore, c(t,n) becomes f(Q,n
), a horizontal scanning direction autocorrelation image of the input binary image is obtained. However, as a condition to execute the milk formula and obtain independent c(t, n) for each n, there must be a no-signal part of the same length before and after the video signal. The maximum length of is limited to 1/2 of the horizontal synchronization time. In addition, when executing the formula '1-' using an optical correlator, in order to avoid the square characteristic during photoelectric conversion in the photoelectric converter 7, '1}
It is necessary to make g(x, i) in the formula a binary real number function, and specifically, the input image is limited to a black and white binary image as in the slave device, or as in the present invention described later. A video signal pulsing circuit with set threshold values is required. The above is the configuration and operating principle of the conventional device.

従来装置は使用目的を単純図形または文字記号のパター
ン認識においているため、前述の動作原理より生ずる諸
制限は装置の操作を制限するなどして解消している。す
なわち、無信号部分の発生はテレビカメラを固定し、水
平方向長さを制限した入力画像を黒色背景上に置くこと
により行ない、映像信号の2値化は入力画面自体を白黒
2値画像にして行なっている。この他、従来装置におけ
る性能、操作面については前述箇条書きした【1}ない
し‘4}の問題がある。本発明は以上述べた画像相関装
置の欠点を補ない、さらに新しい装置を付加することに
よってより実用的、機能的装置にすることを目的として
いる。
Since the purpose of the conventional device is to recognize patterns of simple figures or letters and symbols, various limitations arising from the above-mentioned operating principle are overcome by limiting the operation of the device. In other words, the generation of no-signal parts is done by fixing the TV camera and placing the input image with a limited horizontal length on a black background, and the binarization of the video signal is done by converting the input screen itself into a black and white binary image. I am doing it. In addition, regarding the performance and operation of the conventional device, there are problems [1] to '4] listed above. The present invention aims to compensate for the drawbacks of the image correlation device described above, and to make the device more practical and functional by adding new devices.

すなわち、テレビ入力画像の大きさの制限を解除し、テ
レビカメラで入力可能な動きのある画像をも含むすべて
の画像を入力対象とし、相関器内に入力配置した光学的
画像との相互相関画像を得る画像相関装置を提供するこ
とである。
In other words, the restriction on the size of TV input images is removed, all images including moving images that can be input with a TV camera are input, and cross-correlation images with optical images input and arranged in a correlator are created. An object of the present invention is to provide an image correlation device that obtains.

さらに、入出力画像の同時比較のため受像器画面の中央
を境とした左右に、入力画像と相関画像を同時表示する
ことを特徴としている。
Furthermore, it is characterized by simultaneously displaying the input image and the correlated image on the left and right sides of the center of the receiver screen for simultaneous comparison of input and output images.

この目的を達成するため、入力画像の大きさや動きに拘
らず映像信号中に無信号部分を形成するため、テレビカ
メラ内の撮像管光入射面に光強度フィル夕を配置した。
To achieve this objective, a light intensity filter was placed on the light incident surface of the image pickup tube in the television camera in order to form a no-signal portion in the video signal regardless of the size or movement of the input image.

また、テレビカメラの双方向水平走査を単一方向水平走
査に改め、相関器を構成する振幅変調可能な正弦波発振
器、広帯域増幅器および超音波光変調器をそれぞれ1台
づつにし、除去した超音波光変調器の代わりに光透過形
の1次元画像が入力配置できるようにした。つぎにこの
発明を図面により具体的に説明する。第1図は本発明の
光学的画像とテレビ画像との相互相関画像を入力画像と
同時に表示する画像相関装置の実施例における構成図で
ある。光学的相関演算動作は従来装置と同様であるが、
本発明では従来装置での2つの超音波光変調器を1つに
し、除去した超音波光変調器の代わりに光学的画像を配
置した。この結果、テレビ入力画像信号と光学的画像1
8との水平走査方向相互相関信号を得ることができ、相
関器101で得られる相互相関信号Cp(t)は次式で
表わされる。d Cp(t)=J「すf(X−vt)g(X)dX・■.
・・‘41 【4ー式においてg(x)は前記光学的画像18のx軸
と光軸とに垂直なy軸方向の積分値を示す関数である。
In addition, the two-way horizontal scanning of the television camera was changed to unidirectional horizontal scanning, and the correlator was equipped with one amplitude-modulated sine wave oscillator, one broadband amplifier, and one ultrasonic optical modulator, and the ultrasonic waves were removed. Instead of a light modulator, a light transmission type one-dimensional image can be input and arranged. Next, this invention will be specifically explained with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an image correlation apparatus according to the present invention that displays a cross-correlation image between an optical image and a television image simultaneously with an input image. The optical correlation calculation operation is the same as the conventional device, but
In the present invention, the two ultrasonic light modulators in the conventional device are combined into one, and an optical image is placed in place of the removed ultrasonic light modulator. As a result, the TV input image signal and the optical image 1
A horizontal scanning cross-correlation signal Cp(t) obtained by the correlator 101 is expressed by the following equation. d Cp(t)=J "sf(X-vt)g(X)dX・■.
...'41 In Equation 4, g(x) is a function indicating the integral value of the optical image 18 in the y-axis direction perpendicular to the x-axis and the optical axis.

すなわち、前記光学的画像18を2次元の関数P(x,
y)で表わせば、g(x)は次式で与えられる。g(x
)=′ミP(x,y)dy ・・・【51よって、
光学的画像18のy軸方向に意味を持つ情報はテレビ入
力画像との相互相関演算には用いられない。
That is, the optical image 18 is transformed into a two-dimensional function P(x,
y), g(x) is given by the following equation. g(x
)='miP(x,y)dy...[51 Therefore,
Information meaningful in the y-axis direction of the optical image 18 is not used in the cross-correlation calculation with the television input image.

ゆえに、前記光学的画像18にはx軸方向に周期分布を
持つ一次元格子などを使用する。つぎに、{4}式を従
来装置の動作原理の説明で用いた【3}式と比較すれば
、相関をとるべき2信号のシフト(遅延)の速さが従来
装置の1/2となっていることがわかる。
Therefore, a one-dimensional grating or the like having a periodic distribution in the x-axis direction is used for the optical image 18. Next, if we compare equation {4} with equation [3}, which was used to explain the operating principle of the conventional device, we can see that the shift (delay) speed of the two signals to be correlated is 1/2 that of the conventional device. It can be seen that

また相関出力信号を受像器16の画面上にてテレビ入力
画像と同時表示するため信号時間を32仏s以内にする
必要がある。よって、相関器101に加える2値パルス
映像信号は16〃s以下の長さに制限し、光学的画像の
x軸方向長は超音波伝搬速度vによる時間換算値で16
〃ss以下の値に制限した。このため、本発明では従来
装置に使用されていたテレビカメラ14の光学系部分(
第1図A)に、同A部の拡大図である第3図で示すよう
な光強度フィル夕22を配置した。第3図は光強度フィ
ル夕22がテレビカメラレンズ系21と撮像管23の間
に配置されていることを示している。この光強度フィル
夕22をテレビカメラレンズ系21の光鞠方向より見た
形状を第4図22aに示す。第3図22aにおいて円内
中央の長方形が光を入射させる開口である。この開□の
短辺は撮像管23の水平走査方向に一致しており、開□
幅は擬像管23の1′夕K平走査長に決められている。
また、この光強度フィル夕22aは糠像管23の光入射
窓の中心に配置されている。つぎに、本発明では前記‘
4)式で明らかなように相関演算に用いる映像信号がf
(x,i)のみであるため、従来装置の場合のようにx
軸反転映像信号f(一×,i+1)を作る必要が無い。
よってテレビカメラ14は単一方向水平走査動作を行な
う。また、受像器画面上に相関画像と同時表示される入
力画像は切換器17の操作によって入力画像またはその
白黒2値パルス画像のどちらかを選択できる。第8図は
これらの結果より受像器16の画面上に中央を境として
入力画像と相関画像が表示できることを示している。同
図aはテレビカメラ14で得られた時間幅16ムsの複
合映像信号を示し、同図bは前記映像信号より得られた
2値パルス映像信号で振幅変調を受けた超音波信号が超
音波光変調器5内を移動する様子を示している。同図c
は前記相関器101内に配置した光学的画像の一例を示
す。この画像は入力画像およびその検出すべき特徴に対
応して適宜作成し配置する。同図doは前記同b,cに
示した2信号の相互相関信号Cp(t,i)と入力画像
信号および遅延した同期パルスを混合した結果を示す。
この混合信号を受像器画面上に表示すれば、入力画像1
3またはそれを白黒2値に変換したパルス画像と、前記
相互相関画像が同一画面の中央を境とした左右に現われ
る。第2図は本発明の光学的画像とテレビ画像との相互
相関画像を受像器画面の中央に表示する画像相関装置の
実施例における構成図である。
Furthermore, in order to display the correlation output signal simultaneously with the television input image on the screen of the image receiver 16, it is necessary to keep the signal time within 32 seconds. Therefore, the length of the binary pulse video signal applied to the correlator 101 is limited to 16 seconds or less, and the length of the optical image in the x-axis direction is 16 seconds in terms of time based on the ultrasonic propagation velocity v.
〃Limited to a value below ss. Therefore, in the present invention, the optical system part of the television camera 14 (
A light intensity filter 22 as shown in FIG. 3, which is an enlarged view of section A in FIG. 1A), was arranged. FIG. 3 shows that the light intensity filter 22 is arranged between the television camera lens system 21 and the image pickup tube 23. The shape of this light intensity filter 22 viewed from the direction of the light beam of the television camera lens system 21 is shown in FIG. 4, 22a. In FIG. 3 22a, the rectangle at the center of the circle is an opening through which light enters. The short side of this opening □ coincides with the horizontal scanning direction of the image pickup tube 23, and the opening □
The width is determined by the 1' horizontal scanning length of the pseudo-image tube 23.
Further, this light intensity filter 22a is arranged at the center of the light entrance window of the bran image tube 23. Next, in the present invention, the above-mentioned '
As is clear from equation 4), the video signal used for correlation calculation is f
(x, i), so x
There is no need to create an axis-inverted video signal f(1×, i+1).
The television camera 14 thus performs a unidirectional horizontal scanning operation. Further, as for the input image to be displayed simultaneously with the correlation image on the screen of the receiver, either the input image or its black and white binary pulse image can be selected by operating the switch 17. FIG. 8 shows that based on these results, the input image and the correlated image can be displayed on the screen of the image receptor 16 with the center as the border. Figure a shows a composite video signal with a time width of 16 ms obtained by the television camera 14, and Figure b shows an ultrasonic signal that has undergone amplitude modulation with a binary pulse video signal obtained from the video signal. It shows how it moves inside the acoustic wave light modulator 5. Figure c
shows an example of an optical image placed within the correlator 101. This image is created and arranged as appropriate in accordance with the input image and its characteristics to be detected. 10 shows the result of mixing the two-signal cross-correlation signal Cp(t,i) shown in FIGS. 4B and 3C with the input image signal and the delayed synchronization pulse.
If this mixed signal is displayed on the screen of the receiver, the input image 1
3 or a pulse image obtained by converting it into black and white binary values, and the cross-correlation image appear on the left and right sides of the same screen with the center as a border. FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of an image correlation device according to the present invention for displaying a cross-correlation image between an optical image and a television image at the center of a receiver screen.

本発明では受像器画面を前記相互相関画像が専用するた
め、相関信号の時間幅制限が約64〃s以内となってい
る。よって、同図相関器101に入力可能な2値パルス
映像信号の時間幅は32仏s以内となり、この制限を行
なうため、テレビカメラ14に使用した光強度フィル夕
22には、第4図22bに示したものを用いた。同図光
強度フィル夕22bの水平走査方向関口幅は1/2水平
走査長である。また、光学的画像のx軸方向最も超音波
伝搬速度vによる時間換算値で32rs以下とした。こ
れらの他は、混合器12が相関信号と遅延同期信号の2
信号を混合するものに変更され、切換器が除去された事
を除き、前記発明と同様である。第9図はテレビ画像信
号と光学的画像との相互相関を得る様子を示している。
同図aはテレビカメラ14で得られた時間幅32仏sの
複合映像信号を示し、同図bは前記映像信号より得られ
た2値パルス映像信号で振幅変調を受けた超音波信号が
超音波光変調器5内を移動している様子を示す。同図c
は光学的画像の一例を示し、同図dは、前記同b,cの
相互相関信号Cp(t,i)と、遅延同期信号を混合し
た結果を示す。この混合信号を受像器画面上に表示すれ
ば、入力画像13と光学的画像18との相互相関画像が
得られる。本発明は以上のような構成であり、テレビカ
メラ14で撮影可能な画像であれば、その画像とあらか
じめ作成した光学的画像18との水平走査方向相互相関
画像を入力画像と同一の受像管上で同時に、あるいは相
関画像のみを受像管中央で観測できる効果がある。
In the present invention, since the image receptor screen is dedicated to the cross-correlation image, the time width limit of the correlation signal is within about 64 seconds. Therefore, the time width of the binary pulse video signal that can be input to the correlator 101 in FIG. The one shown in was used. The width of the entrance in the horizontal scanning direction of the light intensity filter 22b in the figure is 1/2 the horizontal scanning length. Further, the time conversion value of the ultrasonic propagation velocity v in the x-axis direction of the optical image was set to be 32rs or less. In addition to these, the mixer 12 generates two signals, a correlation signal and a delayed synchronization signal.
It is the same as the invention described above except that it is changed to one that mixes signals and the switch is removed. FIG. 9 shows how to obtain a cross-correlation between a television image signal and an optical image.
Figure a shows a composite video signal with a time width of 32 seconds obtained by the television camera 14, and Figure b shows an ultrasonic signal that has undergone amplitude modulation with a binary pulse video signal obtained from the video signal. It shows movement inside the acoustic wave light modulator 5. Figure c
shows an example of an optical image, and d in the same figure shows the result of mixing the cross-correlation signal Cp(t, i) of the above-mentioned b and c with the delayed synchronization signal. When this mixed signal is displayed on a receiver screen, a cross-correlation image of the input image 13 and the optical image 18 is obtained. The present invention has the above configuration, and if the image can be captured by the television camera 14, a cross-correlation image in the horizontal scanning direction between that image and the optical image 18 created in advance is displayed on the same picture tube as the input image. This has the effect of allowing simultaneous or only correlated images to be observed at the center of the picture tube.

光学的画像18を格子状に作成すれば格子間隔と対応し
たテレビ画像中の空間周期が検出でき、また、特定形の
光学的画像を用いてこれと同形のテレビ画像を検出する
、いわゆる最適フィル夕の原理を応用すれば、高速パタ
ーンマッチング処理が可能である効果を有する。また、
入力画像に対する大きさの制限および撮影画像の位置の
制限が無いため、動いている対象物を撮影し入力するこ
ともできる。この場合テレビカメラ14を固定して長時
間撮影した結果をビデオテープ等に収録し、その映像信
号を装置の入力信号に使用することや、あるいは相関結
果をそのまま緑画することも可能であり、テレビシステ
ムの動作速度内での微速度撮影や高速度撮影といった効
果も期待できる。さらに、入力画像をテレビカメラ14
のレンズ系を交換することにより拡大または縮小して入
力することもでき、より精度の高い測定に効果がある。
If the optical image 18 is created in the form of a lattice, it is possible to detect the spatial period in the television image that corresponds to the lattice spacing.Also, it is possible to detect a television image of the same shape using an optical image of a specific shape, which is a so-called optimal filter. Applying the principle of etching has the effect of enabling high-speed pattern matching processing. Also,
Since there are no restrictions on the size of the input image or the position of the photographed image, it is also possible to photograph and input moving objects. In this case, it is also possible to fix the TV camera 14 and record the results of long-term photography on a videotape or the like, and use the video signal as an input signal for the device, or to use the correlation results as they are as a green screen. Effects such as time-lapse photography and high-speed photography within the operating speed of the television system can also be expected. Furthermore, the input image is transmitted to the television camera 14.
By replacing the lens system, input can be enlarged or reduced, which is effective for more accurate measurements.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図、第2図は本発明の実施例を示す図、第3図は前
記第1図、第2図のA部分内部構成図、第4図は光強度
フィル夕22の正面図、第5図は従来例を示す図、第6
図は画像の双方向水平走査を示す図、第7図は従来装置
の信号のタイミングチャートを示す図、第8図、第9図
は本発明実施例の信号のタイミングチャートを示す図。 1,la,lbは正弦波発振器、2は欠番、3,3a,
3bは広帯域増幅器、4はしーザー光源、5,5a,5
bは超音波光変調器、6は光検出フィル夕、7は光亀変
換器、8は映像信号増幅器、9は映像信号パルス化回路
、1川ま同期パルス分離回路、11は水平同期時間遅延
回路、12は2信号混合器、13は入力画像、14はテ
レビカメラ、15は3信号混合器、16は受像器、17
は切襖器、18は光学的画像、19は双方向掃引発振器
、2川ま欠番、21はテレビカメラのレンズ系、22,
22a,22bは光強度フィル夕、23は撮像管、10
1は相関器、102はフーリエ変換光学系、Aは光強度
フィル夕が配置されている場所を示す、ULM5,UL
M5a,ULM5bは超音波光変調器、f(Q,i),
f(Q,i+1)は入力画像信号、C(t),Cp(t
)は相関信号を示す。第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 第9図
1 and 2 are diagrams showing an embodiment of the present invention, FIG. 3 is an internal configuration diagram of part A in FIGS. 1 and 2, and FIG. 4 is a front view of the light intensity filter 22, and FIG. Figure 5 shows a conventional example, and Figure 6 shows a conventional example.
7 is a diagram showing bidirectional horizontal scanning of an image, FIG. 7 is a diagram showing a signal timing chart of a conventional device, and FIGS. 8 and 9 are diagrams showing signal timing charts of an embodiment of the present invention. 1, la, lb are sine wave oscillators, 2 is a missing number, 3, 3a,
3b is a broadband amplifier, 4 is a Caesar light source, 5, 5a, 5
b is an ultrasonic optical modulator, 6 is a photodetection filter, 7 is an optical turtle converter, 8 is a video signal amplifier, 9 is a video signal pulsing circuit, 1 is a synchronization pulse separation circuit, 11 is a horizontal synchronization time delay circuit, 12 is a 2-signal mixer, 13 is an input image, 14 is a television camera, 15 is a 3-signal mixer, 16 is a receiver, 17
18 is an optical image; 19 is a bidirectional sweep oscillator; 21 is a television camera lens system; 22 is a bidirectional sweep oscillator;
22a and 22b are light intensity filters, 23 is an image pickup tube, and 10
1 is a correlator, 102 is a Fourier transform optical system, A is a location where a light intensity filter is placed, ULM5, UL
M5a and ULM5b are ultrasonic optical modulators, f(Q,i),
f(Q, i+1) is the input image signal, C(t), Cp(t
) indicates a correlation signal. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 入力画像13またはそれを白黒2値に変換したパル
ス画像と、該パルス画像と光学的画像18との相互相関
画像とを受像器の同一画面の中央を境として左右に表示
させるための画像相関装置であつて:レンズ系21と撮
像管23とを含み、前記入力画像を単一方向水平走査し
て得られる複合映像信号を出力するテレビカメラ14と
;該レンズ系を通過した光を該撮像管のほぼ中央部で前
記走査長の1/4以下に制限する開口幅を有する光強度
フイルタ22と;前記複合映像信号を映像信号と同期信
号とに分離する分離回路10と;該分離された映像信号
を所定のしきい値との比較により2値パルス映像信号に
変換する映像信号パルス化回路9と;該映像信号パルス
化回路から出力されるパルス化画像信号を受領して該光
学的画像との相互相関信号を出力する相関器101と;
前記相互相関画像を受像器画面の左右いずれかの半面上
に表示させるために前記分離回路から出力される同期信
号を遅延させるための遅延回路11と;該分離された映
像信号またはパルス画像信号、前記相関器から出力され
る相互相関信号および前記遅延回路から出力される同期
信号を受領して混合し、その混合出力を受像器に与える
混合器15とを備えたことを特徴とする光学的画像とテ
レビ画像との画像相関装置。 2 前記相関器101が振幅変調可能な正弦波発振器1
と;該正弦波発振器の出力信号を入力信号とする広帯域
増幅器3と;該増幅器の出力信号を入力信号とする超音
波光変調5を有するフーリエ変換光学系102と;前記
光学系の光源であるレーザー4と;該光学系の光出力を
検出する光検出フイルタ6と;該出力光を光電変換する
光電変換器7で構成されることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の光学的画像とテレビ画像との画像相関
装置。 3 入力画像13またはそれを白黒2値に変換したパル
ス画像と、該パルス画像と光学的画像18との相互相関
画像とを受像器の同一画面の中央を境として左右に表示
させるための画像相関装置であつて:レンズ系21と撮
像管23とを含み、前記入力画像を単一方向水平走査し
て得られる複合映像信号を出力するテレビカメラ14と
;該レンズ系を通過した光を該撮像管のほぼ中央部で前
記走査長の1/2以下に制限する開口幅を有する光強度
フイルタ22と;前記複合映像信号を映像信号と同期信
号とに分離する分離回路10と;該分離された映像信号
を所定のしきい値との比較により2値パルス映像信号に
変換する映像信号パルス化回路9と;該映像信号パルス
化回路から出力されるパルス化画像信号を受領して該光
学的画像との相互相関信号を出力する相関器101と;
前記相互相関画像を受像器画面の中央に表示させるため
に前記分離回路から出力される同期信号を遅延させるた
めの遅延回路11と;前記相関器から出力される相互相
関信号および前記遅延回路から出力される同期信号を受
領して混合し、その混合出力を受像器に与える混合器1
2とを備えたことを特徴とする光学的画像とテレビ画像
との画像相関装置。 4 前記相関器101が振幅変調可能な正弦波発振器1
と;該正弦波発振器の出力信号を入力信号とする広帯域
増幅器3と;該増幅器の出力信号を入力信号とする超音
波光変調器5を有するフーリエ変換光学系102と;前
記光学系の光源であるレーザー4と;該光学系の光出力
を検出する光検出フイルタ6と;該出力光を光電変換す
る光電変換器7で構成されることを特徴とする特許請求
の範囲第3項記載の光学的画像とテレビ画像との画像相
関装置。
[Claims] 1. An input image 13 or a pulse image obtained by converting it into black and white binary, and a cross-correlation image between the pulse image and the optical image 18, to the left and right with the center of the same screen of the image receptor as the border. An image correlation device for displaying a television camera 14 that includes a lens system 21 and an image pickup tube 23 and outputs a composite video signal obtained by horizontally scanning the input image in a single direction; a light intensity filter 22 having an aperture width that limits the transmitted light to 1/4 or less of the scanning length at approximately the center of the image pickup tube; a separation circuit 10 that separates the composite video signal into a video signal and a synchronization signal; and; a video signal pulsing circuit 9 that converts the separated video signal into a binary pulsed video signal by comparing it with a predetermined threshold; and receiving a pulsed image signal output from the video signal pulsing circuit. a correlator 101 that outputs a cross-correlation signal with the optical image;
a delay circuit 11 for delaying a synchronization signal output from the separation circuit in order to display the cross-correlation image on either the left or right half of the screen of the receiver; the separated video signal or pulse image signal; An optical image characterized by comprising a mixer 15 that receives and mixes the cross-correlation signal output from the correlator and the synchronization signal output from the delay circuit, and provides the mixed output to a receiver. and image correlation device with television images. 2 Sine wave oscillator 1 in which the correlator 101 can modulate amplitude
a broadband amplifier 3 whose input signal is the output signal of the sine wave oscillator; a Fourier transform optical system 102 having an ultrasonic light modulator 5 whose input signal is the output signal of the amplifier; and a light source of the optical system. The optical system according to claim 1, comprising: a laser 4; a photodetection filter 6 for detecting the optical output of the optical system; and a photoelectric converter 7 for photoelectrically converting the output light. Image correlation device between images and television images. 3 Image correlation for displaying the input image 13 or a pulse image obtained by converting it into black and white binary, and a cross-correlation image between the pulse image and the optical image 18 to the left and right with the center of the same screen of the image receptor as the border The apparatus includes: a television camera 14 that includes a lens system 21 and an image pickup tube 23 and outputs a composite video signal obtained by horizontally scanning the input image in a single direction; a light intensity filter 22 having an aperture width limited to 1/2 or less of the scanning length at approximately the center of the tube; a separation circuit 10 for separating the composite video signal into a video signal and a synchronization signal; a video signal pulsing circuit 9 that converts the video signal into a binary pulsed video signal by comparing the video signal with a predetermined threshold; a correlator 101 that outputs a cross-correlation signal with;
a delay circuit 11 for delaying a synchronization signal output from the separation circuit in order to display the cross-correlation image at the center of the receiver screen; a cross-correlation signal output from the correlator and an output from the delay circuit; a mixer 1 that receives and mixes the synchronization signals to be transmitted and provides the mixed output to the receiver;
2. An image correlation device for optical images and television images, characterized by comprising: 4 Sine wave oscillator 1 in which the correlator 101 can modulate amplitude
a wideband amplifier 3 whose input signal is the output signal of the sine wave oscillator; a Fourier transform optical system 102 having an ultrasonic optical modulator 5 whose input signal is the output signal of the amplifier; and a light source of the optical system. The optical system according to claim 3, characterized in that the optical system comprises: a certain laser 4; a photodetection filter 6 that detects the optical output of the optical system; and a photoelectric converter 7 that photoelectrically converts the output light. Image correlation device between target images and television images.
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