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DE10161681C2 - Process for the detection of structures in (n + 1) -dimensional spaces by displacement and n-dimensional aggregation - Google Patents

Process for the detection of structures in (n + 1) -dimensional spaces by displacement and n-dimensional aggregation

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Publication number
DE10161681C2
DE10161681C2 DE10161681A DE10161681A DE10161681C2 DE 10161681 C2 DE10161681 C2 DE 10161681C2 DE 10161681 A DE10161681 A DE 10161681A DE 10161681 A DE10161681 A DE 10161681A DE 10161681 C2 DE10161681 C2 DE 10161681C2
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DE
Germany
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dimensional
displacement
image
images
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Inventor
Joachim Falkenhagen
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Original Assignee
Individual
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/20Analysis of motion
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/66Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G01S13/72Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar
    • G01S13/723Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar by using numerical data

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  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Description

Stand der TechnikState of the art

Viele Radargeräte sind zur Identifikation bewegter Objekte in der Lage.Many radars are able to identify moving objects.

Bei der Objektverfolgung im Navigationsradar oder Überwachungsradar erfolgt in der Regel im einzelnen Radarbild eine Identifikation von Bereichen mit stärkeren Reflexionen. Vorzugsweise bei wiederholtem, begrenzt verschobenem Auftauchen in den folgenden Radarbildern werden diese als Objekte bzw. Ziele bestätigt, und deren Bewegungen können somit verfolgt werden (exemplarisch in Furuno Service manual marine radar FR1505 Mark-3 series, S. 2-23). Bei aufwendigeren Verfahren erfolgt eine Zielerkennung durch Vergleich mit "Signaturen", also typischen Erscheinungsmustern der gesuchten Objekte. Dabei kann in der Regel zu den einzelnen Zeitpunkten der Ort von mutmaßlichen Objekten bzw. ein Schwerpunkt ihres Abbilds ermittelt werden.Object tracking in the navigation radar or surveillance radar is usually done Identification of areas with stronger reflections in the individual radar image. Preferably with repeated, limited shifted appearances in the following Radar images are confirmed as objects or targets, and their movements can thus be tracked (for example in Furuno Service manual marine radar FR1505 Mark-3 series, pp. 2-23). In more complex processes, a target is identified by comparison with "Signatures", ie typical appearance patterns of the objects sought. It can in the Usually at the individual times the location of suspected objects or a Focus of their image can be determined.

Eine Identifizierung von Objekten aus einem "Momentanbild" erfolgt auch bei Zielfolge- Radaren, wobei solche Radarsysteme anschließend physikalisch mit ihrem Radarstrahl den Objekten folgen.Objects from an "instantaneous image" are also identified when Radars, such radar systems then physically using their radar beam Follow objects.

Durch Vergleich des Abstands von zu verschiedenen Zeitpunkten festgestellten Abbildern mit der Fortbewegungsgeschwindigkeit der tatsächlich gesuchten Objekte kann festgestellt werden, ob verschiedene Abbilder zu einem Objekt gehören können, bzw. es können Objekte in nicht interessierenden Geschwindigkeitsbereichen ausgeklammert werden. Dann kann auch eine Prognose der Folgebewegung erfolgen. Vorteilhaft für derartige Verfahren ist ein erkennbares Hervortreten der Objekte gegenüber Störgeräuschen in den einzelnen Bildern. Aufwendigere Algorithmen berücksichtigen auch die Möglichkeit von kurzzeitigen Unterbrechungen der Signale und andere probabilistische Einflußgrößen. Buurma (Long range surveillence radards as indicators of bird numbers aloft, Israel Journal of Zoology, Vol. 41, besonders S. 229) erwähnt einen solchen iterativen Prozess, der jedoch ebenfalls auf der Vorauswahl von Radarechos in Einzelbildern aufbaut.By comparing the distance between images recorded at different times with the speed of travel of the objects actually sought can be determined whether different images can belong to an object or whether objects can be excluded in speed ranges of no interest. Then you can too a forecast of the subsequent movement is made. A method of this type is advantageous recognizable emergence of the objects against noise in the individual images. More complex algorithms also take into account the possibility of short-term Interruptions in the signals and other probabilistic factors. Buurma (Long range surveillance radards as indicators of bird numbers aloft, Israel Journal of Zoology, Vol. 41, especially p. 229) mentions such an iterative process, which, however, is also based on the Preselection of radar echoes in individual images.

Bekannt ist eine Rauschunterdrückung durch wiederholte Addition von Signalen, womit sich stochastisch auftretende Störungen ausmitteln, gegebenenfalls unterstützt durch das Abziehen eines Intensitätsmittelwerts des Rauschens. Dies gelingt am besten bei jeweils gleichen Nutzsignalen, bzw. im Falle von Radarbildern bei unbewegten Objekten, die in aufeinanderfolgenden Radarbildern jeweils an derselben Stelle auftreten.Noise reduction by repeated addition of signals is known, with which Averaging out stochastically occurring disturbances, supported if necessary by pulling them off an average noise intensity. This works best with the same ones Useful signals, or in the case of radar images in the case of still objects, which are in successive radar images occur in the same place.

Auch bei bewegten Signalen, die zu schwach sind, um in einzelnen Bildern jedes für sich hervorzutreten, bzw. keine derartige Identifikation erlauben, kann teilweise durch Summierung mehrerer Bilder (Echo trail bzw. Langzeitbelichtung, vergl. Buurma S. 224) erreicht werden, daß Nutzsignale, die wiederholt an der selben Stelle bzw. entlang einer Bewegungslinie auftreten, ex-post als Spur erkennbar werden. Dagegen verteilen sich stochastisch auftretende Störsignale gleichmäßiger im Raum und ergeben damit nur schwächere "Graustufen" des Hintergrunds. Dies kann durch die Speicherung nur von Raumpunkten, in denen die Signalstärke festgelegte Mindestwerte überschreitet, unterstützt werden (z. B. Vorgehen der SWARM-Software der Firma Trios).Even with moving signals that are too weak to be individual in individual pictures to emerge, or not to allow such identification, can be partially through Summation of several images (echo trail or long exposure, see Buurma p. 224) achieved that useful signals that are repeated at the same point or along a Line of movement occur, can be recognized ex-post as a trace. In contrast, spread out stochastically occurring interference signals more evenly in the room and thus only result weaker "grayscale" of the background. This can only be done by storing Spaces where the signal strength exceeds specified minimum values are supported (e.g. procedure of the SWARM software from Trios).

Dies entspricht einer Projektion der dreidimensional interpretierten Bildfolge in Richtung der Zeit-Dimension auf die zweidimensionale Ebene eines Summenbildes. Es kommt also bei 2- dimensionalen Bildern mit n = 2 zu einer Aggregationen entlang der Zeit als dritter bzw. n + 1- ter Koordinatenachse, und dabei ohne Verschiebung innerhalb der übrigen Koordinaten. Man kann diese Projektion als eine seitliche bzw. eigentlich schräge Ansicht des linienartig erstreckten Objekts bezeichnen, die dessen "Längsseite" in der Raum-Zeit darstellt. Nachteilig ist, dass bei bewegten Zielen bereits die Verteilung der Signale auf mehrere Stellen einer Bewegungslinie eine Maskierung durch Störsignale bzw. durch deren Schwankungen bewirken kann. Auch kann in über die Zeit addierten Bildern teilweise keine Unterscheidung mehr zwischen Signalen von mehreren zu erfassenden Zielen möglich sein.This corresponds to a projection of the three-dimensionally interpreted image sequence in the direction of the Time dimension on the two-dimensional level of a sum image. So it comes with 2- dimensional images with n = 2 to an aggregation along the time as third or n + 1- ter coordinate axis, and without displacement within the other coordinates. you can this projection as a side or actually oblique view of the line-like designate extended object, which represents its "long side" in space-time. The disadvantage is that with moving targets, the distribution of the signals over several locations a line of motion is masked by interference signals or by their fluctuations  can effect. In addition, sometimes no distinction can be made in images added over time more between signals from multiple targets to be captured.

Bei ortsfesten Objekten wiederholt sich dagegen das Signal an gleicher Stelle. In der Summation über die Zeit tritt daher eine stärkere Konzentration der Signale an derselben Stelle auf (vergl. Verfahren Seascan Ryan J.: Application of High Speed Scanning Radar to search, surveillance and navigation). Ein unbewegtes kleines Objekt ergibt in der Raum-Zeit einen Strich, der parallel zur Dimension "Zeit" verläuft, und wegen seiner Ortsfestigkeit nur eine geringe Ausdehnung in Richtung der räumlichen Dimension aufweist. Bei Summation mehrerer zeitlich aufeinanderfolgender Bilder erfolgt eine Projektion entlang der Zeit, also entlang der schmalsten Seite der Raum-zeitlichen Darstellung dieser Objekte. Das Ergebnis stellt also gewissermaßen die "Schmalseitenansicht" dieser in der Raumzeit erstrecken Objekte dar. Daher ergibt sich eine stärkere Signalverstärkung als bei der zuvor beschriebenen Projektion bewegter Objekte in ähnlicher Weise. Allerdings läßt der jeweils entstehende "Punkt" meist keine Aussagen über Zeitpunkt und Dauer des Signals zu. Außerdem ist die Erkennung ortsfester Objekte seltener von Interesse. Eine vergleichbare Signalverstärkung auch für bewegte Objekte würde die Erkennung solcher Objekte deutlich verbessern.In the case of stationary objects, on the other hand, the signal repeats at the same point. In the Summation over time therefore results in a stronger concentration of the signals at the same Place on (see procedure Seascan Ryan J .: Application of High Speed Scanning Radar to search, surveillance and navigation). A still small object results in space-time a line that runs parallel to the "time" dimension and only because of its spatial stability has a small extent in the direction of the spatial dimension. At summation If several images are consecutive in time, a projection takes place along the time along the narrowest side of the spatial-temporal representation of these objects. The result represents, so to speak, the "narrow side view" of this extending in space-time Objects. Therefore, there is a stronger signal amplification than that described above Projection of moving objects in a similar way. However, the resulting one leaves "Point" usually makes no statements about the time and duration of the signal. Besides, that is Detection of fixed objects of less interest. A comparable signal gain the detection of such objects would also significantly improve for moving objects.

Eine weitere etablierte Technik ist die Bildverarbeitung. In der Bildverarbeitung wird meist unterschieden zwischen Verfahren, bei denen Graustufen bearbeitet werden, ohne Objekte abzugrenzen, und Vorgehensweisen, bei denen erst Objekte mit erkennbaren Begrenzungslinien abgegrenzt und dann bearbeitet werden.Another established technique is image processing. In image processing is mostly differentiated between procedures in which grayscale is processed without objects delimit, and procedures in which only objects with recognizable Boundary lines are delimited and then edited.

Bekannte Bildverarbeitungsschritte wie u. a. Kappungen, Glättungen, Kantenerhöhungen, Bestimmung des Schwerpunkts und der Größe von identifizierten Objekte lassen sich grundsätzlich auch auf Bilder mit mehr als zwei Dimensionen übertragen.Known image processing steps such as u. a. Capping, smoothing, edge increases, The center of gravity and the size of identified objects can be determined basically also transferred to images with more than two dimensions.

Da es grundsätzlich beliebig viele Bewegungsrichtungen und Ausrichtungen gibt, deren Vielfalt mit der Zahl der Dimensionen und der daraus resultierenden Zahl der Freiheitsgrade zunimmt, stößt eine Mustererkennung in mehrdimensionalen Räumen meist schnell an Grenzen.Since there are basically any number of directions and orientations, their Diversity with the number of dimensions and the resulting number of degrees of freedom increases, pattern recognition in multidimensional spaces usually triggers quickly Limits.

Ein weiteres bekanntes Verfahren ist die Hough-Transformation.Another known method is the Hough transformation.

Auch für die Suche nach Linien bzw. Bewegungsmustern in mehrdimensionalen Räumen mit Hilfe der Hough-Transformation bzw. der dynamischen Hough-Transformation ergeben sich rechentechnische Grenzen, da diese aufwendigere Rechenschritte als die einfache Addition verschobener Bilder erfordert. Hough-Transformationen erfolgen häufig erst nach Beschränkung eines Bildes auf binäre Kantenlinien. Analogien zwischen der Hough- Transformation und nachfolgender Erfindung ergeben sich durch die Projektion in einen Auswertungs-Raum und die Durchführung eines Auswahlalgorithmus im Auswertungsraum, (vergl. http:/ / cs-alb-pc3.massey.ac.nz/notes/59318/l11.html/Stand Dezember 2001). Eine Ziel der Erfindung ist daher ein rechentechnisch einfaches Verfahren, was allerdings durch die Verwendung mehrerer Auswertungsräume für mehrere Verschiebungsarten erkauft wird.Also for the search for lines or movement patterns in multi-dimensional spaces The help of the Hough transformation or the dynamic Hough transformation result computational limits, since these are more complex calculation steps than the simple addition moved images required. Hough transformations often only take place after Restriction of an image to binary edge lines. Analogies between the Hough Transformation and subsequent invention result from the projection into one Evaluation room and the implementation of a selection algorithm in the evaluation room, (see http: / / cs-alb-pc3.massey.ac.nz/notes/59318/l11.html/ as of December 2001). A goal the invention is therefore a computationally simple method, which, however, by Use of several evaluation rooms for several types of postponement is purchased.

Ein weiteres Verfahren wird in EP 0 562 004 B1 beschrieben.Another method is described in EP 0 562 004 B1.

Auch dort werden Zeitreihen von Daten in mehrdimensionalen Datenmatritzen gespeichert. Als technisches Beispiel beschrieben wird dort eine passive Sonarerkennung, die sich dadurch auszeichnet, dass Geräuschquellen aus unterschiedlichen Richtungen erkannt werden (vergl. Fig. 1, Fig. 3 ff. und Fig. 11-12), wegen der unbekannten Entfernung der Geräuschquelle aber zunächst keine Aussage über die Bewegung der Geräuschquelle erlaubt, weil nur der Winkel relativ zum Empfänger als Ortsinformation gegeben ist. In Spalte 15 Zeile 29 ff. und Spalte 16 Zeile 49 ff. wird auf Möglichkeiten der Eliminierung bestimmter Störgeräusche aus den Rohdaten hingewiesen. Beschrieben wird die mögliche Visualisierung der Daten in einem Daten-Kubus und deren Betrachtung "von einer der drei Seiten" desselben (Spalte 8, Zeile 42 f.). Die Möglichkeit einer "schrägen" Betrachtung wird jedoch nicht angegeben. Sie würde bei den gewählten Beispielen aus der Sonartechnik auch nicht sinnvoll sein, jedenfalls nicht zum "Filtern" von Objekten nach ihrem Geschwindigkeitsvektor führen. Anspruchsbestimmend ist die Verkettung entlang einer Dimension (Spalte 20 Zeile 18 bzw. Spalte 25/Zeile 15), also bei räumlichen Daten jeweils im rechten Winkel zu der anderen Dimension.Time series of data are also stored there in multidimensional data matrices. As a technical example described therein, a passive sonar detection, which is characterized in that noise sources are detected from different directions (see Fig. Fig. 1, Fig. 3 et seq. And Fig. 11-12), because of the unknown distance of the noise source but first No statement about the movement of the noise source is allowed because only the angle relative to the receiver is given as location information. Column 15, line 29 ff. And column 16, line 49 ff. Refer to possibilities of eliminating certain noise from the raw data. The possible visualization of the data in a data cube and its viewing "from one of the three sides" of the same is described (column 8 , line 42 f.). However, the possibility of an "oblique" view is not specified. It would also not make sense in the selected examples from sonar technology, in any case it would not lead to the "filtering" of objects according to their speed vector. The chaining along one dimension (column 20 line 18 or column 25 / line 15 ), that is to say in the case of spatial data, is in each case at right angles to the other dimension.

Für eine Analyse von typischerweise dreidimensionalen Bildern wie nachstehend beschrieben, wobei in günstiger Ausprägung zunächst Umwandlungen (verschobene Addition) im Grauwertbereich und anschließend Auswahloperationen erfolgen, sind keine Vorbilder bekannt. Ohne Vorbild ist auch eine Mischung von Auswahlschritten per Algorithmus mit anschließender visueller Analyse durch den Menschen, wie sie insbesondere im Anschluß an ein rechentechnisches Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10 erfolgen kann.For an analysis of typically three-dimensional images as below described, with conversions (shifted Addition) in the gray value range and subsequent selection operations are not Role models known. There is also a mix of selection steps per without a role model Algorithm with subsequent visual analysis by humans, as they are in particular can take place following a computing method according to claim 9 or 10.

Aufgabetask

Aufgabe der Erfindung ist die Beschreibung eines Verfahrens zur Suche nach langgestreckten Objekten unbekannter Ausrichtung in mehrdimensionalen Räumen, bzw. in deren Abbildern in Computersystemen. Ein bevorzugter Anwendungsfall ist die Erkennung bewegter Objekte, die mit Radar untersucht werden, soweit sie sich im Einzelbild bzw. in Momentaufnahmen nur wenig von Störsignalen abheben. Die Zeit wird dabei als eine Dimension eines mehrdimensionalen Raums behandelt.The object of the invention is to describe a method for searching for elongated Objects of unknown orientation in multi-dimensional spaces, or in their images in computer systems. A preferred application is the detection of moving objects, which are examined with radar, insofar as they are in single image or in snapshots stand out little from interference signals. Time is considered a dimension of one multidimensional space.

Derart auszuwertende Bilder könnten mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen, wie Radar oder Licht, mit akustischen Verfahren oder auf andere Weise erzeugt worden sein. Zur Herstellung der Bilder könnten die Wellen aktiv von dem Untersuchenden abgestrahlt worden sein (Radar, Sonarortung, Seismik), oder es könnten Emissionen des beobachteten Objekts oder dort reflektierte Umgebungsstrahlung beobachtet werden. Die Entfernung bzw. Lageinformation könnte durch Laufzeitermittlung, durch stereoskopische Peilung oder durch andere Verfahren ermittelt worden sein.Images to be evaluated in this way could be generated using electromagnetic waves, such as radar or light, generated with acoustic methods or in some other way. to The images could have been actively emitted by the examiner when producing the images be (radar, sonar location, seismic), or there could be emissions of the observed object or ambient radiation reflected there can be observed. The distance or Location information could be determined by runtime determination, by stereoscopic bearing or by other procedures have been identified.

Neue LösungNew solution

Während intuitiv eine Erkennung von langgestreckten Objekten durch die Betrachtung ihrer Längsseite naheliegt, beruht die Erfindung auf dem Gedanken einer Projektion in der Längsrichtung der Ausdehnung der Objekte, und damit auf eine Fläche senkrecht zu dieser Ausdehnungsrichtung, bzw. auf einer Erkennung nach Projektion im spitzen Winkel. Im Falle der Suche nach bewegten Objekten handelt es sich um eine Projektion (ungefähr) parallel zu ihrer raumzeitlichen Bewegungsrichtung (Anspruch 4). Damit werden sie auf eine kleine (raumzeitliche) Querschnittsfläche abgebildet. Damit sollen sie sich auf ähnliche Weise verstärken und damit gegen andere Signale abgrenzen, wie es stehende Objekte tun, die immer an der selben Stelle Signale erzeugen, wenn ortsfeste Bilder über die Zeit addiert bzw. aggregiert werden. Als Aggregation werden hier Funktionen bezeichnet, die die Intensitätswerte bzw. anderen Eigenschaften von mehreren Punkten (im n + 1-Raum) zu einem Wert zusammenfassen.While intuitively detecting elongated objects by looking at them Obviously along the side, the invention is based on the idea of a projection in the Longitudinal direction of the extent of the objects, and thus on a surface perpendicular to this Direction of expansion, or on detection after projection at an acute angle. In the event of the search for moving objects is a projection (approximately) parallel to their spatiotemporal direction of movement (claim 4). This will put them on a small Cross-sectional area depicted (spatiotemporal). They are supposed to do this in a similar way amplify and thus differentiate it from other signals, as do standing objects that always generate signals at the same point when stationary images add up over time or be aggregated. Here, functions are referred to as aggregation, which the Intensity values or other properties of several points (in n + 1 space) to one Summarize value.

In vielen Fällen wird eine Bewegung im zweidimensionalen Raum zu analysieren sein, die wie eine Spur in einem dreidimensionalen Raum behandelt wird. In many cases a movement in two-dimensional space will have to be analyzed how a track is treated in a three-dimensional space.  

Da nicht bekannt ist, in welcher Richtung sich Objekte bewegen, und sich unterschiedlich bewegende Objekte jeweils bei unterschiedlichen Projektionsrichtungen auf diese Weise hervortreten, werden diese Projektionen für verschiedene Richtungen (Anspruch 1) durchgeführt. Die Projektionsrichtungen, bzw. die davon abgeleiteten Verschiebungen, können so gewählt werden, daß Objekte hervortreten, die sich - ungefähr - mit der gewünschten Geschwindigkeit bewegen. Die sich ergebenden "Querschnittsbilder" ermöglichen Aussagen, daß ein in dieser Richtung ausgedehntes Objekt (wahrscheinlich) vorhanden ist.Since it is not known in which direction objects are moving, and differently moving objects each with different projection directions in this way emerge, these projections for different directions (claim 1) carried out. The projection directions, or the shifts derived from them, can be selected in such a way that objects emerge which - roughly - match the move the desired speed. The resulting "cross-sectional images" allow statements that an object extended in this direction (probably) is available.

Danach kann eine Analyse der so gewonnenen Projektionen bzw. Summenbilder in der zweidimensionalen Ebene erfolgen. Dabei bieten sich in zweckmäßigen Ausprägungen insbesondere Mustererkennungsverfahren an (Anspruch 5 ff.), die nach abgrenzbaren "Flecken" bzw. Blobs suchen. Vorteilhaft ist dabei, daß deren Größe bei streckenhaften Bewegungen durch die Feinheit der Abstufung der Bewegungsvektoren bestimmt wird. Ebenfalls kann die Anwendung von Unschärfeoperationen wie dem Medianwertverfahren auf die zweidimensionalen Summenbilder dazu beitragen, unterbrochene Signale als Einheit zu erkennen.Then an analysis of the projections or total images obtained in this way can be carried out in the two-dimensional plane. Here are available in appropriate forms in particular to pattern recognition methods (claim 5 ff.) which according to delimitable Search for "spots" or blobs. It is advantageous that the size of the route Movements are determined by the fineness of the gradation of the motion vectors. The application of blur operations such as the median method can also be used The two-dimensional summation images help interrupted signals as a unit detect.

Nähere Aussagen über die in diesen Richtungen vorhandenen Objekte erhält man durch eine weitergehende Analyse der in dieser Richtung gelegenen Informationen. Weiter ausgewertet werden nur die Raumbereiche, in denen sich ein "Querschnitt" abgezeichnet zu haben scheint.More information about the objects in these directions can be obtained from a further analysis of the information in this direction. Further evaluated only those areas in which a "cross-section" appears to have emerged.

Anspruch 7 schlägt dabei die Bildung von Regressionslinien innerhalb von n + 1- dimensionalen Teilräumen vor, die mittels der n-dimensionalen Projektionsbilder identifiziert worden sind. Damit kann innerhalb des vorselektierten Richtungsbereichs eine von der ursprünglichen Suchrichtung etwas abweichende Bewegungsrichtung identifiziert werden, bzw. vermutete Bewegungslinien können verifiziert werden. Bei dem Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8 kann es zweckmäßig sein, zur Ermittlung der Linie bzw. Regressionslinie die eine Intensität abbildenden Eigenschaften im Raum bei der Durchführung der Regression wie eine Häufigkeit des Vorkommens von Objekten an diesen Stellen zu behandeln.Claim 7 proposes the formation of regression lines within n + 1- dimensional subspaces that are identified by means of the n-dimensional projection images have been. This means that one of the original search direction, slightly different direction of movement can be identified, or suspected lines of movement can be verified. In the process according to Claim 7 or 8, it may be appropriate to determine the line or regression line the intensity-mapping properties in space when performing the regression how to treat a frequency of occurrence of objects in these places.

Die Bildung von Regressionslinien bzw. Geraden basiert grundsätzlich auf der Beschreibung einer abhängigen Variablen. Einzelne fehlerhafte Werte weit außerhalb des tatsächlichen Kurvenverlauf können bei der Regression zu starken Änderungen des berechneten Verlaufs führen, so daß dieses Verfahren bei störbehafteten Signalen und bei Vorliegen mehrerer Kurven, entlang derer sich die Werte konzentrieren, nicht aussagefähig ist. Die Anwendung dieses Verfahrens wird hier durch die Beschränkung auf vorselektierte Teilräume ermöglicht. Die nach dieser Prüfung verbleibenden Raumbereiche bzw. Regressionslinien können mit höherer Wahrscheinlichkeit als Spuren von Objekten betrachtet werden.The formation of regression lines or straight lines is basically based on the description a dependent variable. Individual incorrect values far outside of the actual one The course of the curve can cause excessive changes in the calculated course during regression lead, so that this method with noisy signals and in the presence of several Curves along which the values are concentrated are not meaningful. The application this method is made possible here by the restriction to pre-selected subspaces. The room areas or regression lines remaining after this check can be entered with are more likely to be viewed as traces of objects.

Gleichzeitig heilt die nachgeschaltete Regressionsanalyse z. T. die Einschränkung, daß zur Eingrenzung des Rechenaufwands zuvor nur eine begrenzte Zahl von Richtungen analysiert werden kann.At the same time, the downstream regression analysis heals e.g. T. the restriction that the Limiting the computing effort previously analyzed only a limited number of directions can be.

Möglich ist auch, zunächst durch automatische Mustererkennung bestimmte Richtungen bzw. Raumbereiche mit mutmaßlichen Objekt-Spuren zu erkennen, dann nur die Signale in diesen Raumbereichen zu übernehmen, um mit ihnen anschließend eine konventionell­ unverschobene Addition mehrerer Bildteile über die Zeit vorzunehmen (Anspruch 8). Dies hätte eine (zwei-) dimensionale Darstellung der Originaldaten in konventioneller zeitlicher Integration zur Folge, die die weitgehend unveränderten Spuren darstellen würde, die ein Bearbeiter im Detail analysieren kann und dabei auch eventuelle Fehlerkennungen der Algorithmen korrigieren könnte. Vorteil ist hier die Eliminierung der Störsignale in Raumbereichen abseits der interessierenden Spuren durch die vorgeschaltete Analyse. Gegebenenfalls können die in Anspruch 8 beschriebenen Arbeitsschritte wiederholt werden bzw. weitere Auswahlschritte zwischengeschaltet werden.It is also possible to first determine certain directions or automatic pattern recognition To recognize areas with suspected object traces, then only the signals in them To take over areas of space in order to subsequently use them in a conventional manner to carry out a non-shifted addition of several parts of the image over time (claim 8). This would have a (two) dimensional representation of the original data in a conventional chronological order  Integration entailed, which would represent the largely unchanged traces that a Processor can analyze in detail and thereby also possible error detections of the Could correct algorithms. The advantage here is the elimination of the interference signals in Space areas away from the traces of interest through the upstream analysis. If necessary, the steps described in claim 8 can be repeated or further selection steps are interposed.

Durch die raumzeitlich "schräge" Projektion gemäß Anspruch 1 und 4 werden sonst diffus erscheinende Bewegungslinien zu deutlichen Punkten bzw. kurzen Strichen konzentriert. Andererseits geht die der Anschauung entsprechende räumliche Zuordnung teilweise verloren. Dieser Nachteil kann bei längerer Beobachtungsdauer gemäß Anspruch 10 durch eine gemischte Darstellung ausgeglichen werden, mit verschoben-addierter Darstellung über kurze Zeitabschnitte, die jeweils über einen längeren Zeitraum in unverschobener Ausgangsposition in ein Bild addiert werden. Damit werden nur kurze Zeitabschnitte in der "schrägen" Projektion dargestellt. Nach jedem dieser Zeitabschnitte beginnt die Abbildung wieder an der ursprünglichen Stelle. Damit konzentrieren sich Abbilder von Objekten, die sich genau mit dem Bewegungsvektor fortbewegen, innerhalb dieser Zeitabschnitte in einem Punkt, so daß ein höherer Kontrast der "Querschnitte" erreicht wird. Die generelle Bewegung wird in gewohnter Weise erkennbar, weil das Objekt im nächsten Zeitabschnitt mit einem in seiner "normalen" zweidimensionalen Fortbewegungsrichtung verschobenen Punkt dargestellt wird (Anspruch 10).Otherwise, the "oblique" projection according to claim 1 and 4 makes them diffuse appearing movement lines concentrated to clear points or short lines. On the other hand, the spatial allocation corresponding to the view is partially correct lost. This disadvantage can result from longer observation periods a mixed representation can be balanced with shifted-added representation over short periods of time, each over a long period in unshifted Starting position can be added to an image. This means that only short periods of time in the "slanted" projection shown. The mapping begins after each of these time periods back to the original place. Images of objects that focus move exactly with the motion vector, within these time periods in one Point, so that a higher contrast of the "cross-sections" is achieved. The general movement becomes recognizable in the usual way, because in the next period the object with a its "normal" two-dimensional direction of travel will (claim 10).

Vorrangig bei Darstellung von summierten Graustufenbildern in zwei Dimensionen können den Bildpunkten Farbwerte zugeordnet werden, insbesondere entsprechend dem Zeitpunkt des Aufblinkens des Punktes, oder entsprechend der Richtung, für die dieser Punkt als Teil einer Bewegung erkannt wurde. Solche Summenbilder können für alle Richtungen gemeinsam, für einzelne und für einen Teil der Richtungen gebildet werden (Anspruch 11).Especially when displaying summed grayscale images in two dimensions Color values are assigned to the pixels, in particular according to the time of the Flashing of the point, or according to the direction for which this point is part of one Motion was detected. Such summaries can be common for all directions, for individual and are formed for part of the directions (claim 11).

Anwendungen von Anspruch 14 ergeben sich insbesondere bei Radarbildern, deren Auflösung in der Entfernungsrichtung genauer ist als die seitlichen Winkelangaben, und bei denen daher mittels geodätischer Berechnung auf der Grundlage zweier Entfernungsangaben eine genauere Positionsbestimmung möglich ist. Hier bietet sich eine zweidimensionale Anwendung des Suchverfahrens von zwei Beobachtungspunkten aus an, mit der Entfernung als räumlicher Dimension und der Zeit, womit die Geschwindigkeit in axialer Richtung zu je einem Beobachtungspunkt ermittelt wird. Durch Beschränkung auf zwei Dimensionen kann gegebenenfalls mit akzeptablem Rechenaufwand eine relativ feine Abstufung der Projektionsrichtungen (d. h. der implizit geprüften, axialen Geschwindigkeitskomponenten) erreicht werden, was besonders zur Erkennung schwacher Signale von mit konstanten Geschwindigkeiten bewegten Objekten nutzbar ist. Deren Abbild wird sich im Falle guter Übereinstimmung ihrer Geschwindigkeit mit der Projektionsrichtung auf einem kleinen Bereich konzentrieren. Anschließend können für einen Zeitabschnitt die Informationen beider Beobachtungspunkte zusammengefaßt werden. Durch die Vorverarbeitung mit Übergabe nur der Bewegungsinformationen erkannter Objekte, statt der Übertragung kompletter Bilddaten, wird außerdem die benötigte Bandbreite der Datenübertragung begrenzt.Applications of claim 14 arise in particular in the case of radar images whose Resolution in the distance direction is more accurate than the lateral angle information, and at therefore by means of geodetic calculation based on two distances a more precise position determination is possible. Here is a two-dimensional Apply the search method from two observation points, with the distance as a spatial dimension and the time with which the speed in the axial direction each an observation point is determined. By limiting it to two dimensions possibly with a relatively fine gradation of the Projection directions (i.e. the implicitly tested axial velocity components) can be achieved, especially for the detection of weak signals by constant Speeds of moving objects can be used. Their image will change in the case of good ones Match their speed with the direction of projection on a small one Focus area. The information from both can then be used for a period of time Observation points can be summarized. By preprocessing with handover only the movement information of recognized objects instead of the transmission of complete image data, the required bandwidth for data transmission is also limited.

Eine räumliche Aggregation in verschiedenen Richtungen kann vorteilhaft durch Additionen paralleler, in der Darstellungsweise gleichförmig gegeneinander verschobener Bilder erreicht werden. Anspruch 15 beschreibt eine Speicherorganisation, mit der eine vorteilhafte Berechnung der Verschiebungen in bestimmten Richtungen erreicht werden kann. Dabei muß es sich im Originalraum nicht um eine gleichförmige Verschiebung handeln; beispielsweise repräsentiert eine Verschiebung innerhalb einer Darstellung von Radarbildern in Polarkoordinaten eine Streckung und Drehung im Originalraum.A spatial aggregation in different directions can be advantageous through additions parallel images that are uniformly shifted from each other in the way of representation achieved become. Claim 15 describes a memory organization with which an advantageous Calculation of the shifts in certain directions can be achieved. It must it is not a uniform shift in the original room; for example represents a shift within a representation of radar images in Polar coordinates an extension and rotation in the original space.

Weitere Merkmale ergeben sich aus der Formulierung der Ansprüche. Further features result from the wording of the claims.  

Vorteilebenefits

Die Erfindung ermöglicht eine Erkennung von Spuren auch in solchen Fällen, in denen
The invention enables detection of traces even in cases where

  • - sich ein Ziel in einem einzelnen Bild noch nicht mit einer erkennbarem Muster (Signatur) abbildet, und- a target in a single image is not yet with a recognizable pattern (signature) maps, and
  • - sich auch bei ortsfester Integration über die Zeit nicht hinreichend abzeichnet.- does not show up sufficiently over time, even with fixed integration.
Weitere vorteilhafte AusprägungenOther advantageous forms

In zweckmäßiger Ausprägung wird in allen Verfahren der Aufwand durch Beschränkung auf eine begrenzte Zahl der Richtungen bzw. Bewegungsvektoren beschränkt. Dies entspricht einer faktisch gemeinsamen Untersuchung von mehreren ähnlichen Richtungen, die nicht bereits dem nächsten Bewegungsvektor stärker ähneln.In an expedient form, the effort is restricted to all procedures a limited number of directions or motion vectors is limited. This matches with a factually joint investigation of several similar directions that are not already more closely resemble the next motion vector.

Zweckmäßig sein kann auch eine in den Ansprüchen nicht explizit genannte Beschränkung auf Ausgangspunkte in bestimmten Abständen untereinander, und die Beschränkung der Summenbildung in mehreren Verschiebungsrichtungen auf eine geringere Auflösung als in den Originaldaten, um Rechenzeit zu sparen. Sinnvoll ist eine Beschränkung der Summenbildung auf eine bestimmte Entfernung bzw. zeitliche Distanz von den Ausgangspunkten, um nicht völlig gleichmäßige Bewegungen gut zu erfassen. Die Beschränkung kann sich evtl. an der geometrischen Unschärfe der auszuwertenden Bilder orientieren.A restriction that is not explicitly mentioned in the claims can also be expedient on starting points at certain intervals from each other, and the limitation of Sum formation in several directions of displacement to a lower resolution than in the original data to save computing time. A limitation of the Sum formation at a certain distance or temporal distance from the Starting points in order to capture movements that are not completely uniform. The The geometric blurring of the images to be evaluated may limit this orientate.

Im Falle von Bewegungen in einer in Polarkoordinaten dargestellten Fläche kann das Verfahren auch bei im Originalraum geradlinigen Bewegungen durch Verschiebung aufeinanderfolgender Bilder um einen jeweils festen Wert in Winkel- und in Entfernungsrichtung angewendet werden, solange innerhalb eines Zeitabschnitts der Addition die Winkeländerungen hinreichend klein sind, und damit die Unterschiede zu einer Erfassung gemäß streng geradlinigen Bewegungen gering bleiben. Ein Verschiebungsschritt würde dann z. B. einer gleichzeitigen Drehung und Streckung des nachfolgenden Bildes entsprechen, also an verschiedenen Stellen des Koordinatensystems ganz unterschiedliche Bewegungen repräsentieren. Als Sonderform einer Verschiebung kommen auch andere Verzerrungen der aufeinanderfolgenden Bilder in Frage, etwa in Richtung eines Zielpunktes.In the case of movements in an area shown in polar coordinates, this can Procedure also for linear movements in the original room due to displacement successive images by a fixed value in angular and in Distance direction can be applied as long as within a period of the addition the changes in angle are sufficiently small, and thus the differences to an acquisition stay low according to strictly linear movements. A move step would then be z. B. correspond to a simultaneous rotation and stretching of the following image, that is very different movements at different points in the coordinate system represent. As a special form of a shift, other distortions of the successive images in question, such as towards a target point.

Die bekannte Störungsunterdrückung bei der Erfassung ortsfester Objekte durch Mittelung mehrerer Abbilder stellt gewissermaßen einen Sonderfall der Erfindung dar, bei dem in der Raumzeit parallele Spuren betrachtet werden. Die Erfassung ortsfester Objekte könnte daher in die beschriebenen Verfahren, mit denen unterschiedliche Richtungen bzw. Bewegungsvektoren betrachtet werden, als eine mögliche Bewegungsart einbezogen werden.The well-known interference suppression when capturing fixed objects by averaging several images represents a special case of the invention, in which in the Parallel traces can be considered. The detection of fixed objects could therefore in the described methods with which different directions or Motion vectors are considered to be included as a possible type of motion.

Die erkannten Bewegungen können als Liste gespeichert werden.The detected movements can be saved as a list.

Die über einige Zeit ermittelten Bewegungen können auch als standardisierte Linien bzw. Pfeile in einem zweidimensionalen Bild dargestellt werden. Dies würde insbesondere bei relativ kurzer Dauer der einzelnen Projektionsvorgänge, die nur kurze Bewegungsabschnitte analysieren, eine anschauliche Überprüfung ermöglichen, ob diese ein Teil längerer Bewegungsvorgänge sind.The movements determined over a period of time can also be used as standardized lines or Arrows can be represented in a two-dimensional image. This would particularly be the case with relatively short duration of the individual projection processes, which only have short movement sections analyze, a descriptive check enable whether this is part longer Are movements.

Bei der Analyse von Projektionen könnte ein Mittelwert der Störsignale ermittelt werden oder ein Grenzwert der Summe, ab dem die summierten Einzelbilder in die weitere Darstellung "übernommen" werden, und die übernommenen Einzelbilder könnten um diesen Grenz- oder Mittelwert gemindert werden.When analyzing projections, a mean value of the interference signals could be determined or a limit of the sum from which the summed up single images in the further representation "be taken over", and the single pictures taken over this border or Mean be reduced.

Blobs verschiedener Richtungssummen können verglichen werden, und im Falle von Blobs an gleicher Stelle in mehreren Richtungen könnte dann eine Auswahl erfolgen. Blobs of different directional sums can be compared, and in the case of blobs A selection could then be made in the same place in several directions.  

Um beschleunigte Bewegungen zu analysieren, kann eine unterschiedliche Verschiebung aufeinanderfolgender Flächenbilder erfolgen.To analyze accelerated movements, a different shift can be used successive area images.

Für die Datenverarbeitung kann es vorteilhaft sein, nur solche Verschiebungen bzw. Bewegungsvektoren zu betrachten, die ganzzahligen Unterschieden zwischen Speicheradressen bzw. ganzzahligen Brüchen entsprechen.It may be advantageous for data processing to only carry out such shifts or To consider motion vectors, the integer differences between Correspond to memory addresses or integer fractions.

Evtl. kann es Rechenzeit sparen, statt für ganze Ebenen die richtungsbezogenen Summen zu berechnen, jeweils für ausgewählte Ausgangsstellen die Summation in verschiedenen Richtungen vorzunehmen, und abzubrechen, wenn absehbar ist, daß kein das Kriterium erfüllender Summenwert erreicht wird.Possibly. it can save computing time instead of adding directional sums for entire levels calculate the summation in different for selected starting points Make directions, and cancel if it is foreseeable that none of the criterion fulfilling total value is reached.

Beispielexample

Zeichnung 1 beschreibt ein zur Verdeutlichung nur zweidimensionales, aus einer Richtungsachse (1) und der Zeit (2) gebildetes Koordinatensystem. In diesem bewegt sich ein Objekt mit konstanter Geschwindigkeit entlang der Linie (3), und hinterläßt in dem betrachteten Zeitabschnitt das hier unterbrochen gezeichnete Muster (4). Gleichzeitig können Störsignale (5) auftreten, die sich in einem kurzen Zeitabschnitt nicht von dem gesuchten Muster unterschieden müssen.Drawing 1 describes a coordinate system which is only two-dimensional for clarification and is formed from a direction axis ( 1 ) and time ( 2 ). In it, an object moves at a constant speed along the line ( 3 ) and leaves the pattern ( 4 ) shown here interrupted in the period under consideration. At the same time, interference signals ( 5 ) can occur which do not have to differ from the pattern sought in a short period of time.

Bei konventioneller Integration bzw. Addition des am jeweiligen Ort auftretenden Signals über die Zeit entsteht das Bild (7), das einer Projektion (6) parallel zur zeitlichen Dimension entspricht. Dabei weist das Abbild des Musters entlang seines Verlaufs eine ähnliche Stärke auf, wie kurze Störsignale ähnlicher Intensität. Dagegen ergibt sich bei einer Projektion parallel zur Bewegungsrichtung des Objekts eine Konzentration des Abbilds auf einen Punkt (8), der sich deutlich von den Abbildern der Störsignale (nicht dargestellt) abhebt, und dessen Identifikation unabhängig von kurzen Unterbrechungen des ursprünglichen Musters (4) ist. Auch bei einer Projektion im spitzen Winkel zur Bewegungsrichtung ergibt sich eine günstige Konzentration auf ein im Vergleich zu (7) kürzeres, intensiveres Abbild (9). Länge und Verlauf dieses Abbildes erlauben bei Kenntnis der Projektionsrichtung und -dauer bereits Rückschlüsse auf den tatsächlichen Bewegungsverlauf. Um zu einem anschaulichen Abbild in Richtung der räumlichen Dimension zu kommen, kann in einer Folgeverarbeitung nach Ermittlung der Größe des Abbilds 9 eine Auswahl der zwischen den Begrenzungslinien (10) gelegenen Bereiche erfolgen. In diesem Bereich liegen nur das Nutzsignal (4) und hier ein Störsignal (11), während die anderen Störsignale "ausgefiltert" worden sind.With conventional integration or addition of the signal occurring at the respective location over time, the image (7) is produced, which corresponds to a projection ( 6 ) parallel to the temporal dimension. The image of the pattern along its course has a strength similar to that of short interference signals of similar intensity. In contrast, a projection parallel to the direction of movement of the object results in a concentration of the image on a point ( 8 ) which stands out clearly from the images of the interference signals (not shown) and whose identification is independent of short interruptions in the original pattern ( 4 ) , Even when projecting at an acute angle to the direction of movement, there is a favorable concentration on a shorter, more intense image ( 9 ) compared to ( 7 ). With knowledge of the direction and duration of the projection, the length and course of this image already allow conclusions to be drawn about the actual course of movement. In order to obtain an illustrative image in the direction of the spatial dimension, the areas located between the boundary lines ( 10 ) can be selected in a subsequent processing after determining the size of the image 9 . Only the useful signal ( 4 ) and here an interference signal ( 11 ) lie in this area, while the other interference signals have been "filtered out".

Die so ausgewählten Bereiche könnten wiederum räumlich konstant über die Zeit zu einem verbesserten Abbild (7) aggregiert werden, das dann weniger von Störsignalen maskiert wäre. Ebenfalls könnte gemäß Anspruch 7 eine lineare Regression erfolgen, die zunächst zu einem in der Nähe der tatsächlichen Bewegungslinie liegenden Schätzwert führen würde. Im nächsten Schritt wäre das Störsignal (11) wegen seiner Entfernung zu diesem Schätzwert auszusondern, so daß eine weitere Regression mit den nunmehr ausschließlich verbleibenden Signalen (4) erfolgen könnte, und somit verbesserte Ergebnisse liefern würde.The areas selected in this way could in turn be spatially constantly aggregated over time to form an improved image ( 7 ), which would then be less masked by interference signals. A linear regression could also take place according to claim 7, which would initially lead to an estimated value lying in the vicinity of the actual movement line. In the next step, the interference signal ( 11 ) would have to be separated out because of its distance from this estimated value, so that a further regression with the now exclusively remaining signals ( 4 ) could take place and would thus provide improved results.

Zeichnung zwei zeigt oben nebeneinander drei Flächenausschnitte mit 5.5 Punkten, die drei aufeinanderfolgende Zeitpunkte repräsentieren, und die an den jeweiligen Punkten ermittelten Intensitätswerte. Im Beispiel ermöglichen die schwachen Unterschiede zwischen den Intensitäten noch keine abschließende Unterscheidung in Punkte mit Nutz- und Störsignalen bzw. in Bereiche ohne Reflexionen in den einzelnen Zeitpunkten; vielmehr scheint überall ein "Rauschen" vorhanden zu sein.Drawing two shows three surface sections with 5.5 points side by side, the three represent successive points in time, and those determined at the respective points Intensity values. In the example, the weak differences between the Intensities do not yet make a final distinction between points with useful and interference signals or in areas without reflections at the individual times; rather one seems everywhere "Noise" to be present.

Im unteren Teil der Tabelle sind neun 5.5-Feldern dargestellt. Davon ist das mittlere von den Summen der unverschobenen Werte der drei Zeitpunkte gefüllt. Beispielsweise ergibt sich für den mittleren Punkt der Wert 12 als Summe aus 3 (für t = 2), 2 (für t = 1) und 7 (für t = 0). Auch hier ist keine prägnante Bewegungslinie erkennbar.Nine 5.5 fields are shown in the lower part of the table. The middle of them is Sum of the non-shifted values of the three times filled. For example, for the middle point is the value 12 as the sum of 3 (for t = 2), 2 (for t = 1) and 7 (for t = 0). Also no concise line of movement can be seen here.

Die anderen acht 5.5-Felder stellen nun die jeweils um ein Feld seitlich und/oder horizontal verschobenen Summen dar, also gleichsam die schrägen Projektionen in der Raumzeit. Wegen der begrenzten Größe der Flächenausschnitte sind die Summenfelder nur in drei Reihen bzw. Spalten ausgefüllt. Die neun Werte im linken oberen Feld stellen beispielsweise die Summe der gegenüber t = 0 nach links oben verschobenen Flächen dar. Die Zahl 22 ergibt sich aus der Summe von 8 (links oben in t = 2), 7 (zweite Reihe und Spalte in t = 1) und erneut 7 (mittlere Zahl in t = 0). Insgesamt ist eine mögliche Bewegung nach links oben erkennbar, da die Zahl 22 aus den übrigen Summen herausragt. The other eight 5.5 fields now represent the sums shifted laterally and / or horizontally by one field, i.e. the oblique projections in space-time. Due to the limited size of the cutouts, the total fields are only filled in three rows or columns. The nine values in the upper left field represent, for example, the sum of the areas shifted to the top left compared to t = 0. The number 22 results from the sum of 8 (top left in t = 2), 7 (second row and column in t = 1) and again 7 (average number in t = 0). Overall, a possible movement to the top left can be seen, since the number 22 protrudes from the remaining sums.

Rechts neben der 7 in der Mitte der Matrix für (t = 0) befindet sich der Wert 8. Nach der vorstehend beschriebenen Identifikation eine möglichen Spur nach "links oben", die eine Verschiebung um jeweils einen Bildpunkt je Zeitabschnitt aufweist, könnte eine anschließende Regression gemäß Anspruch 7 erfolgen. Dabei könnte ein etwas erweiterter Raumbereich einbezogen werden. Dabei könnte z. B. der in (t = 0) rechts neben dem Mittelpunkt gelegene Wert 8 einbezogen werden. Dies würde zu einer etwas geneigteren Regressionsgeraden führen, weil auch dieser Punkt zur Schätzung der tatsächlichen Bewegung beitragen würde, bzw. für (t = 0) als Teil des Abbilds des bewegten Objekts interpretiert würde. Im Ergebnis der Regression würde dadurch eine schnellere Bewegung nach links als um je eine Längeneinheit je Zeiteinheit ermittelt werden.To the right of 7 in the middle of the matrix for (t = 0) is the value 8. After the Identification described above a possible trace to the "top left", the one Has a shift of one pixel per time period, could subsequent regression according to claim 7. This could be a bit more advanced Be included. Here, for. B. in (t = 0) to the right of the Center value 8 should be included. This would make it a little more inclined Regression lines lead because this point also estimates the actual Movement would contribute, or for (t = 0) as part of the image of the moving object would be interpreted. As a result of the regression, this would result in faster movement to the left as one unit of length per unit of time.

Das Beispiel zeigt auch, daß es bei Anwendung der Erfindung für das Rechenergebnis unerheblich ist, ob die Addition bzw. Aggregation flächenweise oder von bestimmten Ausgangspunkten aus entlang von Verschiebungsvektoren erfolgt.The example also shows that when applying the invention to the calculation result it is irrelevant whether the addition or aggregation by area or by certain Starting points are made from along displacement vectors.

Claims (17)

1. Verfahren zur Erkennung von Strukturen in (n + 1)-dimensionalen Räumen, bei dem deren Abbild mit einem Computersystem auf das Vorkommen von Mustern bzw. Signaturen überprüft wird, wobei
  • - an unterschiedlichen Stellen des Raumes bzw. dessen Abbilds unterscheidbare Eigenschaften vorliegen, die quantitativ bzw. binär dargestellt werden können,
  • - die Ausprägung der Eigenschaften an einer bestimmten Stelle des Raums teilweise keine hinreichend gesicherte Aussage erlaubt, ob diese Stelle Teil eines mehrere Stellen umfassenden Musters bzw. einer gesuchten Signatur ist, gekennzeichnet dadurch,
  • - daß jeweils die Eigenschaften der Raumpunkte n-dimensionaler Teilräume mit einer begrenzten Zahl an Verschiebungsarten bzw. Projektionsrichtungen so für jede Verschiebungsart bzw. Projektionsrichtung zu einem n-dimensionalen, aggregierten Bild aggregiert bzw. summiert werden,
  • - daß sich ein Objekt, das sich bei Variation der (n + 1)-ten Dimension mit einer der jeweiligen Verschiebungsart bzw. Projektionsrichtung entsprechenden Veränderung bzw. Verschiebung in den n-dimensionalen Teilräumen wiederholt, mehrfach bzw. sich verstärkend an derselben Stelle dieses aggregierten Bildes abbildet,
  • - wobei regelmäßig auch das Abbild von Objekten, die sich nur ähnlich der jeweiligen Verschiebungsarten bzw. Projektionsrichtungen verschieben, stärker konzentriert wird bzw. auf eine kürzere Strecke oder einen kleineren Teilbereich des n-dimensionalen Raums projektiert wird, als es der Fall wäre, wenn von gleichen Orten der n-dimensionalen Räume eine Aggregation auf jeweils gleiche Punkte des n-dimensionalen Zielraums erfolgen würde; die Verschiebungsarten werden dabei zwischen n-dimensionalen Räumen bzw. Flächen, die innerhalb des (n + 1)-dimensionalen Raums benachbart sind, ausgedrückt.
1. Method for recognizing structures in (n + 1) -dimensional spaces, in which their image is checked with a computer system for the occurrence of patterns or signatures, whereby
  • - There are distinguishable properties at different points in the room or its image that can be represented quantitatively or in binary form,
  • the characteristics of the properties at a certain point in the room sometimes do not allow a sufficiently certain statement as to whether this point is part of a pattern comprising a number of positions or of a signature sought, characterized by
  • that the properties of the spatial points of n-dimensional subspaces with a limited number of displacement types or projection directions are aggregated or summed up to an n-dimensional, aggregated image for each displacement type or projection direction,
  • - That an object that repeats itself in the n-dimensional subspaces with variation of the (n + 1) th dimension with a change or displacement corresponding to the respective type of displacement or direction of projection, is aggregated several times or reinforcing itself at the same point Images,
  • - whereby the image of objects that only move similarly to the respective types of displacement or projection directions is also more concentrated or is projected onto a shorter distance or a smaller part of the n-dimensional space than would be the case if from the same locations of the n-dimensional spaces would be aggregated to the same points of the n-dimensional target space; the types of displacement are expressed between n-dimensional spaces or areas that are adjacent within the (n + 1) -dimensional space.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die sich in der (n + 1)ten Dimension unterscheidenden n-dimensionalen Teilräume durch einfache Verschiebungen den Zielpunkten des n-dimensionalen Bilds zugeordnet werden, an denen eine Aggregation aus den Eigenschaften der durch die Verschiebung zugeordneten Punkte erfolgt.2. The method according to claim 1, where the n-dimensional subspaces differing in the (n + 1) th dimension by simple displacements are assigned to the target points of the n-dimensional image which are aggregated from the properties of those assigned by the shift Points. 3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zuordnung zu Zielpunkten durch eine Verzerrung der n-dimensionalen Ausgangsräume erfolgt, wobei die Topologie derselben nicht verändert wird.3. The method of claim 1, wherein the assignment to target points by a distortion of the n-dimensional output spaces, the topology of which does not change becomes. 4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Erkennung von länglichen Spuren (4), bei dem eine Bewegung in einem n-dimensionalen Raum wie eine Spur in einem (n + 1)- dimensionalen Raum behandelt wird,
wobei die Zeit (2) die (n + 1)ste Dimension bildet, und
die Verschiebungsarten Bewegungen in dem n-dimensionalen Raum repräsentieren,
wobei bei der Aggregation Verschiebungen (10) zwischen je aufeinanderfolgenden n- dimensionalen Bildern bzw. Bildbereichen so festgelegt werden, daß sie den ungefähr erwarteten Geschwindigkeitsvektoren der gesuchten Objekte entsprechen.
4. The method according to any one of claims 1 to 3 for the detection of elongated tracks ( 4 ), in which a movement in an n-dimensional space is treated like a track in an (n + 1) -dimensional space,
where time ( 2 ) forms the (n + 1) largest dimension, and
the types of displacement represent movements in the n-dimensional space,
in the aggregation, shifts ( 10 ) between each successive n-dimensional image or image area are determined such that they correspond to the approximately expected speed vectors of the objects sought.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4
mit n = 2, bei dem für die Analyse der zweidimensional aggregierten Bilder,
die durch Projektion bzw. Aggregation von Punkten, die sich in räumlicher und in zeitlicher Dimension unterscheiden, zustande gekommen sind,
Routinen zur Bildbearbeitung zweidimensionaler Darstellungen eingesetzt werden,
5. The method according to claim 4
with n = 2, in which for the analysis of the two-dimensionally aggregated images,
that have been created by projecting or aggregating points that differ in spatial and temporal dimensions,
Routines for image processing of two-dimensional representations are used,
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem solche Routinen zur Bildbearbeitung eingesetzt werden, mit denen Muster bzw. Flecken in den aggregierten Bildern nach ihren Abmessungen ausgewählt werden, wobei sich die Auswahlkriterien richten nach
  • - der Größe der gesuchten Objekte in den ursprünglichen Bildern und
  • - der zulässigen Verschiebung der gesuchten Objekte in dem aggregierten Bild, die durch die Differenz zwischen der Geschwindigkeit des Objekts und dem jeweiligen Verschiebungsvektor, gewichtet mit der Dauer der Aggregation, zustande kommt.
6. The method according to claim 5, in which such routines for image processing are used with which patterns or stains in the aggregated images are selected according to their dimensions, the selection criteria being based on
  • - the size of the searched objects in the original pictures and
  • - The permissible displacement of the searched objects in the aggregated image, which comes about through the difference between the speed of the object and the respective displacement vector, weighted with the duration of the aggregation.
7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem
  • - zunächst in aggregierten n-dimensionalen Bildern, die mit Verfahren gemäß vorstehenden Ansprüchen aus Bildern (n + 1)-dimensionaler Räume gebildet worden sind, ein häufiges bzw. intensiveres Vorkommen von gesuchten Eigenschaften bzw. Muster gesucht und dort n- dimensionale Teilbereiche ausgewählt werden,
  • - für jeden ausgewählten Teilbereich der zugehörige (n + 1)-dimensionale Raumbereich identifiziert bzw. ausgewählt wird,
    und unter Verwendung lediglich der Daten aus diesem Raumbereiche eine Linie im n + 1- dimensionalen Raum ermittelt wird, entlang derer ein besonders häufiges bzw. intensives Vorkommen vorliegt,
  • - und in einer anschließenden Weiterverarbeitung diejenigen Raumpunkte bzw. Teile des im vorherigen Schritt selektierten Raumbereichs abgesondert werden, die sich nicht in genügender Nähe dieser Linie befinden, und damit im nächsten Arbeitsschritt ausser Betracht bleiben,
  • - geprüft wird, ob nach dieser Absonderung und der damit erfolgenden Beschränkung der Betrachtung auf einen Teilraum bzw. einen entsprechenden Teil der Daten noch eine genügend charakteristische Ausprägung der Eigenschaften vorliegt, die auf ein Vorliegen der gesuchten Strukturen hinweist.
7. The method according to any one of the preceding claims, in which
  • - In aggregate n-dimensional images, which have been formed from images (n + 1) -dimensional spaces using methods according to the preceding claims, a frequent or more intensive occurrence of sought-after properties or patterns is sought and n-dimensional partial areas are selected there .
  • the associated (n + 1) -dimensional spatial area is identified or selected for each selected partial area,
    and using only the data from this spatial area, a line is determined in the n + 1-dimensional space along which there is a particularly frequent or intensive occurrence,
  • and in a subsequent further processing, those spatial points or parts of the spatial area selected in the previous step are separated which are not sufficiently close to this line and are therefore not considered in the next working step,
  • - It is checked whether, after this separation and the resulting restriction of the observation to a subspace or a corresponding part of the data, there is still a sufficiently characteristic form of the properties, which indicates that the structures sought are present.
8. Verfahren, gemäß Anspruch 7, bei dem mehrere Schritte der Selektion und der Regression erfolgen, und zwar jeweils in Bereichen, die mittels der im vorherigen Schritt ermittelten Regressionslinie ausgewählt werden.8. The method according to claim 7 in which several steps of selection and regression take place, each in Areas selected using the regression line determined in the previous step become. 9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem
  • - zunächst in aggregierten n-dimensionalen Bildern gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ein erhöhtes Vorkommen von gesuchten Eigenschaften bzw. Muster gesucht und dort (n-dimensionale) Teilbereiche ausgewählt werden,
  • - die zugehörigen (n + 1)-dimensionalen Raumbereiche identifiziert bzw. ausgewählt werden,
  • - und unter Verwendung lediglich der Daten aus diesen Raumbereichen eine erneute Aggregation, jedoch ohne Verschiebung, zu einem n-dimensionalen Bild erfolgt.
9. The method according to any one of the preceding claims, in which
  • - first, in aggregated n-dimensional images according to one of the preceding claims, an increased occurrence of sought-after properties or patterns is sought and (n-dimensional) partial areas are selected there,
  • - the associated (n + 1) -dimensional spatial areas are identified or selected,
  • - and using only the data from these spatial areas, a new aggregation takes place, but without displacement, to form an n-dimensional image.
10. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem
  • - ein insgesamt untersuchter Zeitraum in kürzere Zeitabschnitte aufgeteilt wird,
  • - für die kürzeren Zeitabschnitte zunächst in aggregierten n-dimensionalen Bildern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ein erhöhtes Vorkommen von gesuchten Eigenschaften bzw. entsprechende Muster gesucht werden,
  • - die zugehörigen n-dimensionalen Bildbereiche identifiziert bzw. ausgewählt werden,
  • - und diese Bildbereiche aus mehreren kurzen Zeitabschnitten in einem ebenfalls n- dimensionalen Bild, das den gesamten Zeitraum darstellt, zusammengefaßt bzw. aggregiert werden, jedoch ohne räumliche Verschiebung der Teilbilder aus verschiedenen Zeitabschnitten, so daß sich länger andauernde Bewegungen, bis auf die Verschiebung innerhalb der kurzen Zeitabschnitte, in ihrem grundsätzlichen räumlichen Verlauf über den Gesamtzeitraum abbilden.
10. The method according to any one of the preceding claims, in which
  • - an overall examined period is divided into shorter periods,
  • - for the shorter time periods, an increased occurrence of properties sought or corresponding patterns are first sought in aggregated n-dimensional images according to one of claims 1 to 8,
  • the associated n-dimensional image areas are identified or selected,
  • - And these image areas from several short periods of time are combined or aggregated in a likewise n-dimensional image that represents the entire period, but without spatial displacement of the partial images from different periods of time, so that longer-lasting movements, except for the shift within of the short time segments, in their basic spatial course over the entire period.
11. Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, bei dem in den summierten Bildern den Bildpunkten Farbwerte zugeordnet werden, indem bei der Addition bzw. Aggregation des Intensitätswert eines Punktes dieser mit unterschiedlicher Gewichtung den Registern für unterschiedliche Farben hinzugerechnet wird.11. The method according to claim 9 or 10, where color values are assigned to the pixels in the summed images by using the addition or aggregation of the intensity value of a point with different points Weighting is added to the registers for different colors. 12. Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem die Farbe nach dem Zeitpunkt des Aufblinkens des Bildpunktes gewählt wird.12. The method of claim 11, wherein the color after the time of flashing of the pixel is selected. 13. Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem die Farbe nach der Verschiebungsart bzw. Projektionsrichtung, in die dieser Punkt als Teil einer Bewegung erkannt wurde, gewählt wird.13. The method according to claim 11, wherein the color according to the type of displacement or Projection direction in which this point was recognized as part of a movement becomes. 14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem mindestens zwei unterschiedliche Beobachtungsorte zur Untersuchung der Bewegungen zum Einsatz kommen, von dort aus Listen der beobachteten Objekte übermittelt werden, und durch Vergleich der dort angegebenen Lageinformationen genauere Angaben über die Bewegung des Objekts erreicht werden können.14. The method according to any one of claims 1 to 11, in which at least two different observation locations are used to study the movements, from there lists of the observed objects are transmitted, and by comparing the location information given there gives more precise information about the movement of the object can be achieved. 15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem die Speicheranordnung so erfolgt, daß eine Bewegung um eine bestimmte Entfernung in einer Dimension durch Änderung der Speicheradressen um einen festen Wert repräsentiert wird, wobei sich dieser Wert je nach Verschiebungsrichtung unterscheidet.15. The method according to any one of claims 1 to 14, in which the memory arrangement is such that a movement by a certain distance represented in one dimension by changing the memory addresses by a fixed value is, this value differs depending on the direction of displacement. 16. Vorrichtungen, die durch Installation geeigneter Rechnerprogramme zur Ausführung von Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 15 geeignet sind.16. Devices that can be installed by installing suitable computer programs Process according to claims 1 to 15 are suitable. 17. Vorrichtungen, die durch auf diese Funktionen zugeschnittene Rechnerhardware zur Ausführung von Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 15 geeignet sind.17. Devices by computer hardware tailored to these functions are suitable for carrying out processes according to claims 1 to 15.
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