FI74827B - FOERFARANDE FOER TREDIMENSIONELL OEVERVAKNING AV ETT FOEREMAOLS TEMPERATUR. - Google Patents

FOERFARANDE FOER TREDIMENSIONELL OEVERVAKNING AV ETT FOEREMAOLS TEMPERATUR. Download PDF

Info

Publication number
FI74827B
FI74827B FI861551A FI861551A FI74827B FI 74827 B FI74827 B FI 74827B FI 861551 A FI861551 A FI 861551A FI 861551 A FI861551 A FI 861551A FI 74827 B FI74827 B FI 74827B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
target
coordinates
image
imaging devices
points
Prior art date
Application number
FI861551A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI861551A (en
FI74827C (en
FI861551A0 (en
Inventor
Henrik Haggren
Matti Kokkala
Original Assignee
Valtion Teknillinen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valtion Teknillinen filed Critical Valtion Teknillinen
Priority to FI861551A priority Critical patent/FI74827C/en
Publication of FI861551A0 publication Critical patent/FI861551A0/en
Publication of FI861551A publication Critical patent/FI861551A/en
Publication of FI74827B publication Critical patent/FI74827B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI74827C publication Critical patent/FI74827C/en

Links

Landscapes

  • Radiation Pyrometers (AREA)

Description

7482774827

MENETELMÄ KOHTEEN LÄMPÖTILAN KOLMIULOTTEISEKSI VALVOMISEKSIMETHOD FOR THREE-DIMENSIONAL MONITORING OF OBJECT TEMPERATURE

Keksinnön kohteena on menetelmä kohteen ja/tai kohdetilan lämpötilan kolmiulotteiseksi valvomiseksi, jota kohdetta 5 havainnoimaan on järjestetty ainakin kaksi infrapuna-alueella toimivaa kuvauslaitetta, kuten lämpökameraa tai, vastaava järjestely, joiden kuvauslaitteiden näkökenttään kohde sisältyy ja että kuvauslaitteet on sovitettu välin päähän toisistaan ja kiinteään kulmaan toisiinsa nähden, 10 joiden kuvauslaitteiden vastaanottamat kuvat tilasta digitoidaan, lämpötilaltaan riittävästi poikkeavat kohdealueet paikannetaan kuvauslaitteiden kuvatasoissa ja näiden kohdealueiden kuvakoordinaattien ja ennaltamäärättyjen vakioiden avulla lasketaan kohdealueen koordinaatit kolmiulotteisessa 15 kohdetilassa.The invention relates to a method for three-dimensional monitoring of the temperature of an object and / or a target space, which object 5 is detected by at least two infrared imaging devices, such as a thermal imager or a similar arrangement, in the field of view of which the target is included and at a fixed angle target areas sufficiently different from each other, the imaging devices receiving the images of the space are digitized, are located in the image planes of the imaging devices, and the image coordinates and predetermined constants of these target areas are used to calculate the coordinates of the target area in the three-dimensional target space.

Tietyn kohteen tai kohdetilan lämpötilamuutosten valvominen edellyttää sekä jatkuvaa lämpötilajakautuman kolmiulotteista seurantaa että mahdollisuutta ulkoisilla toimenpiteillä 20 vaikuttaa lämpötilajakautumaan ja sen muutoksiin. Esimerkkitapauksena voidaan mainita palontorjuntatehtävä. Kriit-tisten lämpötilaerojen varhaisella paikallistamisella voi-: daan mahdollisten vahinkojen suuruutta ja laajuutta vähen tää oleellisesti nykyisiin vastaaviin järjestelmiin verrat-25 tuna.Monitoring temperature changes in a particular object or space requires both continuous three-dimensional monitoring of the temperature distribution and the ability to influence the temperature distribution and its changes by external measures. An example is a firefighting mission. Early localization of critical temperature differences can substantially reduce the magnitude and extent of potential damage compared to current similar systems.

Paloilmoitusi ait os on tilanvalvontajärjestelmä, jossa pistemäisillä lämpö- tai savuilmaisimilla saatu viesti välitetään ensin keskuskojeeseen ja siitä edelleen paikalliseen 30 valmomoon tai aluehälytyskeskukseen. Joissain järjestelmä vaihtoehdoissa pistemäisten ilmaisinten sijasta voidaan käyttää liekki-ilmaisimia, eräänlaisia valvottavaa tilaa ulkopuolelta valvovia silmiä, jotka toimivat joko ultravio-···. letti- tai infrapunasäteilyn ilmaisijoina.Your fire alarm system is a status monitoring system in which a message received with point heat or smoke detectors is first transmitted to a central control station and then to a local 30 control room or area alarm center. In some system options, instead of point detectors, flame detectors can be used, a kind of externally monitoring mesh that monitors either the ultravio- ···. as indicators of bolt or infrared radiation.

35 2 74827 Lämpö- ja savuilmaisimien haittana on, että ne tarkkailevät juuri sitä kohtaa missä ne ovat. Erityisesti korkeissa tiloissa hitaasti kehittyvä palo saattaa jatkua kauan ennenkuin palon vaikutus saavuttaa ilmaisimen kohden. Johdotus-5 kustannusten säästämiseksi ilmaisimet on lisäksi kytketty ryhmiksi, jotka kattavat suurimmillaan jopa 1 600 m^ tilan, mistä tulevaa hälytystä ei voida sen tarkemmin paikallistaa. Myöskään liekki-ilmaisimen virittänyttä säteilylähdettä ei voida paikallistaa muuten kuin, että säteilylähde on 10 jossain ilmaisimen näkökentässä.35 2 74827 The disadvantage of heat and smoke detectors is that they monitor exactly where they are. Especially in high spaces, a slowly developing fire may continue long before the effect of the fire reaches per detector. In addition, in order to save on wiring costs, the detectors are connected in groups covering a maximum space of up to 1,600 m 2, from which the incoming alarm cannot be located more precisely. Also, the excited radiation source of the flame detector cannot be located other than that the radiation source is in some field of view of the detector.

Ennestään tunnetaan erilaisia menetelmiä kohdetilan kolmiulotteiseksi valvomiseksi kuvauslaitteiden avulla mm. brittiläisestä hakemusjulkaisusta GB 2 099 255 A ja saksalai-15 sesta hakemusjulkaisusta DE-A 2 402 204.Various methods for three-dimensional monitoring of the target space by means of imaging devices are already known, e.g. British application GB 2 099 255 A and German application DE-A 2 402 204.

Brittiläisessä julkaisussa liikkuvan kohteen sijainti koh-detilassa määritetään vähintään kahden kameren avulla. Kunkin kameran kuvatasolta tunnistetaan kohteen sijainti ja 20 näiden kohteen kuvakoordinaattien avulla lasketaan kohteen sijainti kohdetilassa. Laskentamenetelmän lähtökohtana on linssin kuvausyhtälö. Kummankin kameran optiikan polttovälit tunnetaan. Ennen kuvausta on määritelty kohdekoordinaa-tisto, joihin nähden kameroiden optiikan pääakselin kulmat 25 on määritetty ja kameroiden etäisyydet kohdekoordinaatiston origosta.In the British publication, the position of a moving object in the target space is determined by means of at least two cameras. The location of the object is identified from the image plane of each camera, and 20 the image coordinates of the object are used to calculate the position of the object in the target mode. The calculation method is based on the lens imaging equation. The focal lengths of the optics of both cameras are known. Prior to the description, a target coordinate system with respect to which the angles 25 of the main axis of the camera optics and the distances of the cameras from the origin of the target coordinate system have been determined.

Saksalaisessa julkaisussa kohteen sijainti kohdekoordinaa-tistossa määritetään kolmen kameran avulla, jotka on sijoi-30 tettu samaan tasoon 90* kulmaan toisiinsa nähden. Kameroiden etäisyydet kohdekoordinaatiston origosta tunnetaan. *. Kohteen sijainti kunkin kameren kuvatasolla ilmaistaan ja kohteen poikkeama eli kulma kunkin kameran pääakseliin (kohdekoordinaatiston akseleihin) nähden määritetään. Koh-..’ 35 teen koordinaatit lasketaan määrättyjen geometristen yhtä- **; löiden avulla, joihin em. kulmat ja vakiot sijoitetaan.In the German publication, the position of an object in the target coordinate system is determined by means of three cameras placed in the same plane at a 90 * angle to each other. The distances of the cameras from the origin of the target coordinate system are known. *. The position of the object in the image plane of each camera is indicated and the deviation of the object, i.e. the angle with respect to the main axis (axes of the target coordinate system) of each camera, is determined. The coordinates of .. 35 are calculated from the specified geometric equations **; in which the above angles and Constants are placed.

3 748273,74827

Epäkohtana edellä mainituissa julkaisuissa julkituoduissa menetelmissä ja -laitteissa on mm. niiden jäykkyys; ne sijoitetaan tiettyä tilaa valvomaan eikä niitä tämän jälkeen voi siirtää. Erityisesti kun käytetään useampia kameroita 5 todelliseen kolmiulotteiseen mittaamiseen, on kamerat si joitettu määrättyihin kulmiin (45*, 90°) toisiinsa nähden. Tällöin vältytään raskaalta laskennalta koordinaattimuutok-sissa. Kun erityisesti kamerat ovat toisiinsa nähden suorasta kulmasta poikkeavassa asennossa, kohteen paikantami-10 sen virhemahdollisuudet kasvavat voimakkaasti; kameroiden pääakselin kulmat kohdekoordinaatiston akseleihin nähden tulisi määrittää erittäin tarkasti kuten myös kameroiden etäisyydet kohdekoordinaatiston origosta. Kameroiden asennuksen ja suuntauksen tarkkuus rajoittaa koko järjestelmän 15 tarkkuuden varsin vaatimattomaksi, mikäli tätä ei tehdä erittäin huolellisesti. Lisävirhettä aiheuttavat kameraop-tiikan puutteet. Laadukas optiikka ja tarkat asennukset merkitsevät suuria kustannuksia.A disadvantage of the methods and devices disclosed in the above-mentioned publications is e.g. their rigidity; they are placed to monitor a specific space and cannot be moved thereafter. In particular, when several cameras 5 are used for the actual three-dimensional measurement, the cameras are placed at certain angles (45 *, 90 °) with respect to each other. This avoids cumbersome calculation in coordinate changes. In particular, when the cameras are in a position deviating from a right angle to each other, the possibility of error in locating the object is greatly increased; the angles of the main axis of the cameras with respect to the axes of the target coordinate system should be determined very precisely as well as the distances of the cameras from the origin of the target coordinate system. The accuracy of the installation and orientation of the cameras limits the accuracy of the whole system to 15 rather modest if this is not done very carefully. Additional errors are caused by deficiencies in camera optics. High-quality optics and precise installations mean high costs.

20 Kummallakaan edellämainituista menetelmistä ei voida ottaa huomioon kappaleen lämpötilan eikä muitakaan kappaleen olotilassa tapahtuvia muutoksia. Merkittävimpinä puutteina on pidettävä sitä, ettei niillä voida yksityiskohtaisesti seurata kohteessa tapahtuvia lämpötilan muutoksia, sitä, ettei 25 lämpötilamuutoksia voida yksityiskohtaisesti paikallistaa, ja sitä, ettei lämpötilamuutosten ja torjuntatoimenpiteiden välille voida saada aikaan välitöntä takaisinkytkentää.20 Neither of the above methods can take into account changes in the temperature of the body or other changes in the state of the body. The most significant shortcomings are that they do not allow detailed monitoring of temperature changes at the site, that temperature changes cannot be located in detail, and that there is no immediate feedback between temperature changes and control measures.

Keksinnön mukaisen menetelmän avulla mm. edellä mainitut 30 ongelmat voidaan useissa tapauksissa ratkaista. Keksinnölle on tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa .By means of the method according to the invention e.g. the above 30 problems can be solved in several cases. The invention is characterized by what is stated in the appended claims.

35 4 7482735 4 74827

Keksinnön mukainen mittausmenetelmä on tosiaikainen ja palaute saadaan havaintohetkellä. Menetelmän avulla voidaan havaita kolmiulotteisesti kohteen tai kohdetilassa olevien yhden tai useamman kohteen pintalämpötilanjakautuma ja pal-5 jastaa säteilylähteen sijainti kohdekoordinaatistossa kolmiulotteisesti. Mitattava kohde tai kohdetila saa olla suuri eikä mittauspisteiden lukumäärää tarvitse rajoittaa. Menetelmä ei edellytä kohteen fyysistä koskettamista eikä myöskään mittauspisteiden aktivoimista eikä näkyvöittämis-10 tä. Mittausalueena on koko vapaasti näkyvä alue. Menetelmää toteuttava mittausjärjestelmä voidaan tarvittaessa siirtää, virittää helposti uudestaan ja se on hyvin pitkälle automatisoitavissa. Mittausjärjestelmä sopii kytkettäväksi mihin tahansa muihin kohdetilaan yksityiskohtaisesti kohdistetta-15 viin toimenpiteisiin.The measurement method according to the invention is real-time and the feedback is obtained at the time of observation. The method can be used to detect the surface temperature distribution of an object or one or more objects in the target space in three dimensions and to reveal the location of the radiation source in the target coordinate system in three dimensions. The target or target space to be measured must be large and there is no need to limit the number of measuring points. The method does not require physical contact with the object, nor the activation or display of measuring points. The measuring area is the entire freely visible area. The measuring system implementing the method can be moved, easily re-tuned if necessary and is very highly automated. The measuring system is suitable for connection to any other target space for detailed target-15 operations.

Keksinnön mukaisella menetelmällä on lisäksi eräitä välillisesti hyödyllisiä ominaisuuksia. Ensinnäkin, palontorjunta! ehtävissä palonalun varhaisella havaitsemisella voidaan 20 estää sekä itse palosta että sammutustoimista aiheutuvat, yleensä totaaliset, vahingot ja rajoittaa vahingot suppealle alueelle. Toiseksi, paloalueen paikantamisella ja leviämisen jatkuvalle seurannalla voidaan tilasta poistuvia ihmisiä ohjata edullisimmille ulosmenoreiteille sekä tarvit-25 taessa tarkistaa ohjeita. Tämä tulee kyseeseen etenkin silloin, kun mittausjärjestelmä liittyy kokonaisvaltaiseen ti-lanvalvontaa. Kolmanneksi, keksinnön mukaista järjestelmää voidaan käyttää muihinkin kuin palontorjuntatehtäviin, kuten automatisoitujen teollisuusprosessien säätämiseen si 1-30 loin, kun säätämistä voidaan ohjata kohteen lämpötilajakautumasta ja sen sijoittumisesta saatavan kolmiulotteisen tiedon perusteella. Lisäksi menetelmää voidaan soveltaa tilojen vartiointiin.The method according to the invention further has some indirectly useful properties. First of all, fire fighting! early detection of a fire can prevent damage, usually total, from both the fire itself and the extinguishing operations, and limit the damage to a narrow area. Secondly, by locating the fire area and continuously monitoring the spread, people leaving the space can be directed to the most advantageous exit routes and, if necessary, the instructions can be revised. This is especially true when the measurement system is related to comprehensive status control. Thirdly, the system according to the invention can also be used for non-fire protection tasks, such as the control of automated industrial processes, where the control can be controlled on the basis of three-dimensional information on the temperature distribution of the object and its location. In addition, the method can be applied to security of premises.

35 5 7482735 5 74827

Seuraavassa keksintöä ja sen taustaa selvitetään yksityiskohtaisesti oheisten piirustusten avulla, joissa Kuvio 1 esittää geometristä mallia, johon keksinnön mukainen menetelmä perustuu ja 5 Kuvio 2 esiittää havainnollisesesti kohdepisteen paikantamista vähintään kahden tasokuvauksen perusteella; Kuvio 3 esittää erästä keksinnön mukaista menetelmää soveltavaa mittausjärjestelmää lohkokaaviona;In the following, the invention and its background will be explained in detail with the aid of the accompanying drawings, in which Figure 1 shows the geometric model on which the method according to the invention is based and Figure 2 illustrates the location of a target point on the basis of at least two planar views; Figure 3 is a block diagram of a measuring system applying the method according to the invention;

Kuvio 4 esittää kuvien prosessointiyksikköä lohkokaaviona; 10 Kuvio 5 esittää havainnollisesti tukipisteiden käyttöä suuntakertoimien määritykseen.Figure 4 shows an image processing unit in block diagram form; Figure 5 illustrates the use of fulcrum points to determine direction factors.

Keksinnön mukainen menetelmä kohteen ja/tai kohdetilan lämpötilan kolmiulotteiseksi valvomiseksi perustuu projektii-15 visten, kaksiulotteisten tasokuvausten käyttöön. Kun jokin yksityiskohta havaitaan ja paikallistetaan vähintään kahdella kuvalla, sen sijainti voidaan määrittää kohdetilassa kolmiulotteisina koordinaatteina. Tarkastellaan kuviota 1. Siinä kohdepiste P kuvautuu kuvatasolle pisteenä P'. Kohde-20 pisteen P ja kuvapisteen P' välinen yhteys määräytyy projekti ivi sen kuvautumisen kautta ns. taaksepäin leikkauksena .The method according to the invention for three-dimensional monitoring of the temperature of an object and / or a target space is based on the use of projective, two-dimensional planar imaging. When a detail is detected and located with at least two images, its location can be determined in the target space as three-dimensional coordinates. Consider Figure 1. There, the target point P is mapped to the image plane as a point P '. The connection between the point-20 point P and the pixel P 'is determined by the project ivi through its description in the so-called as a back cut.

Yleinen kuvautumisyhtälö taaksepäin leikkauksessa voidaan 25 esittää muodossa: ( x-xq ) __ anCX-Xp) + β2χ(Υ-Υρ) + ajj^Z-Zp) (z-zq) a23(X-Xo) + β23(Υ-Υο) + a33^_z0^ (1) < 30 (y-yp ) ^ 812(χ-χθ) + a22^Y_Yo) + a32(Z-Zg) (z-zo) a^3(X-Xq ) + a23(Y“Yo ) + a33(z~zo) 35 74827 jossa x, y, z = kuvapisteen kuvakoordinaatit, x0> YO» z0 = kameran projektiokeskuksen kuvakoodinaatit , X, Y, Z = kohdepisteen kohdekoordinaatit, 5 Xo» Yo» Zo = kameran projektiokeskuksen kohdekoordi- naat it, all***a33 = kamera- ja kohdekoordinaatistojen välisen koordinaatistomuunnoksen ortogonaa li sen kiertomatriisin alkiot eli suuntakertoimet.The general imaging equation in back section can be represented by: (x-xq) __ anCX-Xp) + β2χ (Υ-Υρ) + ajj ^ Z-Zp) (z-zq) a23 (X-Xo) + β23 (Υ-Υο ) + a33 ^ _z0 ^ (1) <30 (y-yp) ^ 812 (χ-χθ) + a22 ^ Y_Yo) + a32 (Z-Zg) (z-zo) a ^ 3 (X-Xq) + a23 (Y “Yo) + a33 (z ~ zo) 35 74827 where x, y, z = pixel image coordinates, x0> YO» z0 = camera projection center image coordinates, X, Y, Z = target point target coordinates, 5 Xo »Yo» Zo = the target coordinates of the camera's projection center it, all *** a33 = the elements of the orthogonal rotation matrix of the coordinate system transformation between the camera and the target coordinate systems, ie the direction coefficients.

1010

Kun merkitään z-zq = c eli itseisarvoltaan kameran projektiokeskuksen ja kuvatason etäisyys toisistaan ("polttoväli") ja sijoitetaan lauseke yhtälöihin (1) saadaan: 15 x = xQ + c , 8h(X-Xq) + a2l(V-Vo) + ^Ι^Ζ-Ζρ) a13(X-Xo) + θ23(γ_γθ) + a33(Z-Zq) (2) y = y + c al2(X-xo) + a22 ^ Y~Y0) + β32(Ζ-Ζ0) c ° a13 (X-Xq ) + a23 (γ_γ0 ) + 033 (Z-Zg ) 20Denoting z-zq = c, that is, the absolute value of the distance between the projection center of the camera and the image plane ("focal length") and placing the expression in equations (1), we get: 15 x = xQ + c, 8h (X-Xq) + a2l (V-Vo) + ^ Ι ^ Ζ-Ζρ) a13 (X-Xo) + θ23 (γ_γθ) + a33 (Z-Zq) (2) y = y + c al2 (X-xo) + a22 ^ Y ~ Y0) + β32 (Ζ -Ζ0) c ° a13 (X-Xq) + a23 (γ_γ0) + 033 (Z-Zg) 20

Suuntakertoimet an·--033 sisältävät tuntemattomat | Cp ja Cv , jotka ovat kohde- ja kamerakoordinaatistojen väliset suuntakulmat. Tällöin kunkin kuvan tuntemattomien ratkaisussa tulee kysymykseen vähintään seuraavien tuntemattomien 25 määrittäminen: # * y » «v (3) xo, yo» z0 = c ^ x0* Y0» zo 30Direction factors an · --033 containing unknowns Cp and Cv, which are the directional angles between the target and camera coordinate systems. In this case, the solution of the unknowns in each image is to determine at least the following unknowns: # * y »« v (3) xo, yo »z0 = c ^ x0 * Y0» zo 30

Tuntemattomia on yhteensä 9 kappaletta. Koska kustakin en-naltamäärätystä tukipisteestä saadaan kaksi havaintoyhtälöä (2), tarvitaan yhden kuvan tuntemattomien ratkaisemiseen vähintään viisi tukipistettä, joilla tunnetaan X, Y ja 7. 35 On myös huomattava, että tukipisteiden tulee olla toisis- 74827 7 taan sillä tavoin riippumattomia, etteivät ne ole samalla tasolla, jotta ratkaisu olisi yksiselitteinen.There are a total of 9 unknowns. Since two observation equations (2) are obtained for each predetermined reference point, at least five reference points are known for solving unknowns in one image, with X, Y and 7. 35 It should also be noted that the reference points must be 74827 7 independent of each other so that they do not not at the same level to make the solution unambiguous.

Kuvauseäteet eivät koskaan ole täysin suoria, vaan ne tai-5 puvat väliaineessa (ilmakehä, linssi, vesi tms.). Nämä virheet voidaan ottaa huomioon laajentamalla matemaattistamal-lia ns. lisäparametrein. Mikäli lisäparametrejä voidaan käsitellä systemaattisina virhelähteinä, ne voidaan ratkaista kuvakohtaisesti. Yleisimmin käytetyt mallit lisäparamet-10 reille korjaavat linssien piirtovirheet ja kuvakoordinaa-tiston virheet.The imaging rays are never completely straight, but they or-5 rot in the medium (atmosphere, lens, water, etc.). These errors can be taken into account by extending the mathematical model to the so-called additional parameters. If additional parameters can be treated as systematic sources of error, they can be resolved on an image-by-image basis. The most commonly used models for the additional parameters 10 correct lens drawing errors and image coordinate system errors.

Laajennetun mallin käyttö on harkittava aina tapauskohtaisesti. Käytäntö on osoittanut, että silloin, kun lisäpara-15 metrin vaikutus on vähintään 1/5 kuvakoordinaatin mittaustarkkuudesta, lisäparametriä on syytä käyttää. Lisäparametrien käyttö edellyttää myös tukipisteiden kohdekoordinaateilta vastaavaa mittaustarkkuutta. Jokainen lisäparametri edellyttää osaltaan uusia tukipisteitä ja havaintoyhtälöitä 20 (2).The use of an extended model should always be considered on a case-by-case basis. Practice has shown that when the effect of the additional para-15 meter is at least 1/5 of the measurement accuracy of the image coordinate, the additional parameter should be used. The use of additional parameters also requires corresponding measurement accuracy from the target coordinates of the support points. Each additional parameter requires new reference points and observation equations 20 (2).

Projektiivinen kuvaus käänteisenä, kuvio 2, siis kuvalta kohteeseen, ei ole kohdepisteen P suhteen yksiselitteinen. Kohdepisteen paikantamiseen käytetään vähintään kahta taso-25 kuvausta. Paikantaminen suorit et aaan projektiivisista kuvauksista rekonstruoitujen kuvaussuorien O^P^ (i=l, 2, 3...) avulla ns. eteenpäinleikkauksena.The projective description in reverse, Fig. 2, i.e. from image to object, is not unambiguous with respect to the target point P. At least two level-25 descriptions are used to locate the target point. Locating is performed from projective imaging by means of reconstructed imaging lines O ^ P ^ (i = 1, 2, 3 ...). eteenpäinleikkauksena.

Eteenpäinleikkauksessa käytetään kuvautumisyhtälöiden (1) 30 käänteisiä muotoja. Koska kohdepisteiden määrittämisellä tulee voida määrittää kulloinkin kolme koordinaattiarvoa, on kohdepiste havaittava aina vähintään kahdella kuvalla i ja j· 35 8 74827Forward cutting uses the inverse forms of the imaging equations (1) 30. Since it must be possible to determine three coordinate values in each case by defining the waypoints, the waypoint must always be detected with at least two images i and j · 35 8 74827

Yleinen kuvautumisyhtälö voidaan esittää muodossa: X-Xp __ an(x-x0) + a22(y-yp) + β13(ζ-ζρ) Z-Zo a31(x-x0) + B32(y-yo) + a33(z-z0) 5 (4) « Y-Yp _ a21(x~XQ) + Q22(y-yQ^ + a23(z~z0) w Z-Z0 a3l(x“xo) + a32(y-yo) + a33(z-zo)> jossa 10 x ja y ovat uuden pisteen havaitut kamerakoodinaatit kuvilla i ja j, ja X, Y, Z ovat uuden pisteen laskettavat kohdekoordinaatit.The general mapping equation can be represented as: X-Xp __ an (x-x0) + a22 (y-yp) + β13 (ζ-ζρ) Z-Zo a31 (x-x0) + B32 (y-yo) + a33 (z -z0) 5 (4) «Y-Yp _ a21 (x ~ XQ) + Q22 (y-yQ ^ + a23 (z ~ z0) w Z-Z0 a3l (x“ xo) + a32 (y-yo) + a33 (z-zo)> where 10 x and y are the detected camera coordinates of the new point in Figures i and j, and X, Y, Z are the calculated coordinates of the new point.

Muut suureet eli suuntakertoimet βη···®33 on ratkaistu ku-15 vakohtaisesti taaksepäin leikkauksen yhteydessä.The other quantities, i.e. the direction coefficients βη ··· ®33, have been solved ku-15 horizontally in connection with the back section.

Sijoittamalla havainnot ja ratkaistut tuntemattomat yhtälöihin (4) saadaan: 20 | X-X0i = (Z-Z0i) * lii Y-Y0i = (Z-Z0i) - Ii2 (5) ' x~xoj = (z-zoj) · Ijl Y-Y0j = (Z-Z0J) - Ij2 25 Yhtälöiesä on merkitty yhtälöiden (4) oikea puoli kuvittain vakioille: In, Ii2* Ijl Ja I j 2 * T’am®n jälkeen kohdekoordi-naatit X, Y, Z voidaan ratkaista yhtälöistä (5) vaiheittain esimerkiksi seuraavasti: 30 a) X=X0i + (Z-Zoi) · In = Xoj + (Z-Zqj) * Ijl b) x0i + z · in - z0i »in = xoj + z · iji - z0j · iji c) z = X0j ~ Xoi ~ Zpj · Ijl + Zoi ‘ lii lii - 1jl 35 jolloin on ratkaistu Ζ, ja jatketaan esimerkiksi 9 74827 d) X = (Z-Z0i) · Iϋ - X0i ja e) Y = (Z-Z0i) * Ij2 - Yoi» jolloin on ratkaistu myös X ja Y.By fitting the observations and solved unknowns to equations (4), we obtain: X-X0i = (Z-Z0i) * lii Y-Y0i = (Z-Z0i) - Ii2 (5) 'x ~ xoj = (z-zoj) · Ijl Y-Y0j = (Z-Z0J) - Ij2 25 Equation the right side of equations (4) is denoted by figures for the constants: In, Ii2 * Ijl and I j 2 * After T'am®, the target coordinates X, Y, Z can be solved from equations (5) step by step, for example as follows: a) X = X0i + (Z-Zoi) · In = Xoj + (Z-Zqj) * Ijl b) x0i + z · in - z0i »in = xoj + z · iji - z0j · iji c) z = X0j ~ Xoi ~ Zpj · Ijl + Zoi 'lii lii - 1jl 35 where Ζ is solved, and we continue for example 9 74827 d) X = (Z-Z0i) · Iϋ - X0i and e) Y = (Z-Z0i) * Ij2 - Yoi »where solved also X and Y.

5 Mikäli käytetään lisäparametreillä laajennettua mallia, tehdään ennen kohdekoordinaattien X, Y ja Z ratkaisemista kuvahavaintoihin yj_; xj ja yj vastaavat korjaukset kuin taaksepäin leikkauksen yhteydessä.5 If an extended model with additional parameters is used, before solving the target coordinates X, Y and Z for the image observations yj_; xj and yj correspond to corrections as in the case of backward cutting.

10 Keksinnön mukaisessa menetelmässä kuvauslaitteet, kuten lämpökamerat, asetetaan kulmaan toisiinsa nähden tarkkailemaan haluttua kohdetta, erityisesti kohdetilaa; tähän koh-detilaan järjestetään tukipisteitä, joiden kohdekoordinaa-tit X^, Υ^,Ζ^; k = 1, 2, 3,... mitataan ja kuvauskohtaiset 13 kuvakoordinaatit x^, Yki» xkj> Ykj määritetään vastaavilta kuvauslaitteilta i, j, jonka jälkeen tukipisteet ovat poistettavissa kohdetilasta; tukipisteiden kuva- ja kohdekoor-dinaatti arvojen avulla lasketaan projektiivisen taaksepäin leikkauksen suuntakertoimet 8^...833, jonka jälkeen ha-20 vaittujen lämpötilaltaan riittävästi muuttuneiden kohdepisteiden tuntemattomat kohdekoordinaatit X, Y, Z on tosiaikaisesti ratkaistavissa kuvauslaitteilta havaittavien kuva-koordinaattien x, y avulla käyttäen hyväksi projektiivista eteenpäinleikkausta.In the method according to the invention, imaging devices, such as thermal cameras, are placed at an angle to each other to monitor the desired object, in particular the target space; support points are provided in this target state, the target coordinates of which are X ^, Υ ^, Ζ ^; k = 1, 2, 3, ... are measured and the image-specific image coordinates x ^, Yki »xkj> Ykj are determined from the respective imaging devices i, j, after which the reference points can be removed from the target state; the image and target coordinate coordinates of the support points are used to calculate the directional coefficients of the projected back section 8 ^ ... 833, after which the unknown target coordinates X, Y, Z of the sufficiently changed temperature points of the ha-20 can be solved in real time using the image coordinates x, taking advantage of projective forward surgery.

2323

On huomattava, ettei keksinnön mukaisessa menetelmässä tarvitse määrittää kuvauslaitteita tai niiden sijaintia ennen kuvauksen suorittamista, ei kohde- ja kamerakoordinaatiston välisiä suuntakulmia eikä kameroiden polttoväliä. Lisäksi 30 käytetyt tukipisteet poistetaan kohdetilasta yleensä heti, kun niiden sijainti on määritetty ja/tai kun suuntakertoimet on laskettu, jolloin ne eivät häiritse kohdetilan valvontaa millään tavalle. Kun kuvauslaitteiden suuntakertoimet on määritetty, jokainen riittävästi muuttunut tai muu-35 ten taustasta riittävästi erottuva lämpösätei 1ykohde, joka on kuvauslaitteiden yhteisessä näkökentässä eli kohdetilas-sa, voidaan paikantaa.It should be noted that in the method according to the invention, it is not necessary to determine the imaging devices or their location before performing the imaging, nor the directional angles between the target and the camera coordinate system, nor the focal length of the cameras. In addition, the used support points 30 are generally removed from the target space as soon as their location has been determined and / or the direction factors have been calculated, so that they do not interfere in any way with the monitoring of the target space. Once the direction factors of the imaging devices have been determined, any object of thermal radiation that is sufficiently altered or otherwise sufficiently distinguished from the background in the common field of view of the imaging devices, i.e., the target space, can be located.

10 7482710 74827

Keksinnön mukaisessa menetelmässä kerran määritettyjä suun-takertoimia βΐΐ···β33 käytetään jatkuvasti kohdepisteiden tuntemattomia kohdekoordinaatteja X, Y, Z ratkaistaessa kuvauslaitteelta havaittavien kuvakoordinaaattien x, y avulla 5 niin kauan kuin kuvauslaitteet ovat kiinteässä kulmassa toistensa suhteen ja tarkkai levät kohdetilaa. Näin menetellen kohdepisteiden koordinaattien määrittäminen nopeutuu huomattavasti; suuntakertoimien laskeminen vie eniten aikaa maäritysproseduurissa.In the method according to the invention, the direction coefficients βΐΐ ··· β33, once determined, are continuously used to solve the unknown target coordinates X, Y, Z of the target points by means of the image coordinates x, y observed from the imaging device 5 as long as the imaging devices are at a fixed angle to each other. Doing so greatly speeds up the determination of the coordinates of the waypoints; calculating the direction factors takes the most time in the configuration procedure.

1010

Eräs edullinen keksinnön mukaisen menetelmän toteutusesi-merkki on sellainen, jossa kuvauslaitteet kytketään välin päähän kiinteästi toisiinsa ja kiinteään kulmaan toisiinsa nähden, jolloin niiden yhteinen näkökenttä eli kohdetila on 15 määrätty ja tätä tilaa voidaan tarkkailla jatkuvasti. Tämä merkitsee sitä, että kuvauslaitteet yhdessä eli kohdet il ansa kanssa muodostavat suljetun järjestelmän. Se ei ole riippuvainen ulkoisista tekijöistä. Näin ollen mittausjärjestelmä voidaan rakentaa liikutettavalle alustalle (auto, 20 junavaunu, laiva yms.) ja se voi valvoa ympäristöään tämän liikutettavan alustan ulkopuolella kuvauslaitteiden yhteisen näkökentän puitteissa. Suuntakertoimet voidaan määrittää etukäteen halutuissa olosuhteissa, jonka jälkeen mittausjärjestelmää voidaan käyttää kentällä.A preferred embodiment of the method according to the invention is one in which the imaging devices are connected at a fixed distance to each other and at a fixed angle to each other, whereby their common field of view, i.e. the target space, is determined and this space can be monitored continuously. This means that the imaging devices together, i.e. the objects il ansa, form a closed system. It is not dependent on external factors. Thus, the measuring system can be built on a movable platform (car, 20 train carriages, ship, etc.) and can monitor its environment outside this movable platform within the common field of view of the imaging devices. The direction factors can be determined in advance under the desired conditions, after which the measurement system can be used in the field.

2525

Yleiset kuvautumisyhtälöt (1) taaksepäinleikkauksessa ja (4) eteenpäin leikkauksessa voidaan esittää yleisesti muun-nosmatriisina: 30 X X0 an a12 a13 xThe general imaging equations (1) in the back section and (4) in the forward section can be generalized as a transformation matrix: 30 X X0 an a12 a13 x

(6) Y = Y0 + a2i a22 a23 · Y(6) Y = Y0 + a2i a22 a23 · Y

2 ij ^oij a31 a32 a33 ij c ij 35 74827 jossa2 ij ^ oij a31 a32 a33 ij c ij 35 74827 where

Xi,Yi,Zi s kohdekoordinaatit eli kohdepisteiden koor-Xi, Yi, Zi s target coordinates, ie coordinates of target points

Xj,Yj,Zj dinaatit kohdetilan XYZ-koordinaatistossa; X0i, ^oi» Z0i = vakiot, jotka edustavat kunkin kuvauslait-5 X0j, Yoj> Z0j teen i, j projektiopistettä 0^0j; all***a33 = kuvien projektiiviset suuntakertoimet; c^, cj = kuvauslaitevakiot; Χχ, yi = kuvapisteiden koordinaatit kunkinkuvaus-Xj, Yj, Zj dyninates in the XYZ coordinate system of the target state; X0i, ^ oi »Z0i = Constants representing the projection point 0 ^ 0j of each imaging device X0j, Yoj> Z0j; all *** a33 = projection direction factors of the images; c ^, cj = imaging device constants; Χχ, yi = pixel coordinates for each shooting

Xj, yj laitteen i, j kuvatasolla; 10 i, j = kuvauslaitteet! ja j.Xj, yj in the image plane of device i, j; 10 i, j = imaging equipment! and j.

Muunnosmatriisin avulla voidaan ratkaista kaikki tarvittavat suureet niin kuin edellä yhtälöiden (1) ja (4) yhteydessä on esitetty.The transformation matrix can be used to solve all the necessary quantities as shown above in connection with Equations (1) and (4).

1313

Kuvio 3 esittää mittausjärjestelmää, jossa sovelletaan kek-sinnönmukaista menetelmää. Havainnoitava kohdetila l sijaitsee kolmiulotteisessa XYZ-koordinaatistossa. Kohde muodostuu havaittavista pisteistä tai pinta-alkioista P(X, Y, 20 Z). Mittaus tehdään kuvaamalla kohdetilaa välin päässä toi sistaan olevilla kuvauslaitteilla 2 ja 3 kuten lämpökame-roi11a. Kuvauslaitteet on kytketty tietojenkäsittelyjärjestelmään 4. Tietojenkäsittelyjärjestelmä 4 koostuu esimerkiksi kuvausosasta 3, kuvien prosessointiosasta 6, logiik-23 kaosasta 7 ja toimenpideosasta 8. Kuvausosan 3 avulla valvotaan kuvauksen suorittamista, mahdollista mittauspisteiden näkyvöittämistä ja huolehditaan kuvien siirrosta eteenpäin. Se sisältää esim. tarvittavat ajastimet ja A/D-muuntimet. Kuvien prosessointiosassa 6 tulkitaan kuvat: etsi- 30 tään kummaltakin kuvalta kohteen pinta-alkioiden lämpötiloissa tapahtuvat muutokset ja kuvakoordinaatit P'(x, y) ja lasketaan muuttuneiden pinta-alkioiden P(X, Y, Z) kohde-koordinaatit, tallennetaan välituloksia, suodatetaan oleellinen tieto ja suoritetaan ehkä ajallista seurantaa tulos-35 ten välillä. Lopullinen tulos syötetään logiikkaosa1 le 7, 12 74827 jossa tehdään päätöksiä toimenpiteistä. Logiikkaosan päätöksentekoon voidaan kytkeä mukaan myös muita kuin kuvauksen avulla hankittuja tilatietojaj^Toimenpideosa 8 huolehtii tarvittavista kohdetilaan kohdistuvista toimenpiteistä 5 11 kuten esim. palonalun tukahduttaminen kuvaustilaan koh distuvista toimenpiteistä 12 kuten esim. kuvauslaitteen suuntaaminen sekä muista toimenpiteistä kuten kohdetilasta poistavien ja siinä tapahtuvien muiden kuin sammutustöiden opastaminen.Figure 3 shows a measuring system in which the method according to the invention is applied. The observable target state l is located in the three-dimensional XYZ coordinate system. The object consists of observable points or surface elements P (X, Y, 20 Z). The measurement is made by imaging the target space with spaced imaging devices 2 and 3 such as a thermal imager. The imaging devices are connected to a data processing system 4. The data processing system 4 consists, for example, of an imaging part 3, an image processing part 6, a logic-23 part 7 and an operation part 8. The imaging part 3 monitors the imaging, possible display of measurement points and It includes, for example, the necessary timers and A / D converters. In the image processing section 6, the images are interpreted: the changes in the temperatures of the target surface elements and the image coordinates P '(x, y) are searched for from each image and the target coordinates of the changed surface elements P (X, Y, Z) are calculated, intermediate results are stored, filtered relevant information and may be followed up over time between 35 results. The final result is entered in the logic part1 le 7, 12 74827 where decisions are made about the measures. The operation part 8 takes care of the necessary measures for the target space 5 11 such as suppressing the fire extinguisher of the measures 12 for the shooting space, such as orienting the imaging device and other measures such as removing and clearing .

1010

Edellä esitetyssä menetelmässä käytettävien kuvauslaitteiden tulee olla sellaisia, että niiden avulla voidaan kohteesta heijastuva tai sen aikaansaama u11ravi oletti-, infrapuna- tai muu vastaava lämpötilamuutoksista aiheutuva ja/ 15 tai sitä ennakoiva säteily ilmaista kaksiulotteisena kuvana. Kuvauslaitteet voivat olla lämpökameroita (aallonpituusalue esim. 1...13 un), tai infrapuna-alueella herkkiä videokameroita. Myös tavanomaista videokameraa voidaan käyttää yhdessä lämpökameran tai vastaavan kanssa.The imaging devices used in the above method shall be such that they can express the hypothetical, infrared or other similar radiation caused by and / or predicting temperature changes reflected or produced by the object by a two-dimensional image. The imaging devices can be thermal cameras (wavelength range eg 1 ... 13 un), or video cameras sensitive in the infrared range. A conventional camcorder can also be used in conjunction with a thermal imager or the like.

2020

Kuviossa 4 on esitetty eräs ratkaisu kuvien prosessointiyksiköksi 6. Yksikön tuloliitännän A, B kautta tuodaan digitoitu kuvasignaali kummaltakin kuvauslaitteelta 2, 3 ensimmäiseen kuvamuistiin 15a, 15b. Ensimmäinen ja toinen kuva-25 muisti 15a, 15b ja 16a, 16b on yhdistetty lämpötilaltaan muuttuneiden kuva-alueiden, kuten kuvapisteiden tai niistä muodostuneiden kuva-alueiden, tunnistimeen 17a, 17b, johon myös lämpötilan kynnysarvo asetetaan. Tunnistin 17a, 17b on liitetty muutoskohdan kuvakoordinaattien x, y määrittely-30 piiriin 18a, 18b. Toisen kuvamuistin täydennyspiirin 19a, 19b kautta voidaan tarvittaessa uudistaa toisen kuvamuistin 16a, 16b sisältö kuvauslaitteelta 2, 3.Figure 4 shows a solution as an image processing unit 6. A digitized image signal from each imaging device 2, 3 is input to the first image memory 15a, 15b via the input connection A, B of the unit. The first and second image memories 15a, 15b and 16a, 16b are connected to a sensor 17a, 17b for image areas that have changed in temperature, such as pixels or image areas formed therefrom, to which a temperature threshold is also set. The sensor 17a, 17b is connected to the circuit 18a, 18b for determining the image coordinates x, y of the change point. If necessary, the contents of the second image memory 16a, 16b can be renewed from the imaging device 2, 3 via the second image memory supplement circuit 19a, 19b.

Digitoitu kuvasignaali luetaan ensimmäiseen kuvamuistiin 35 15a, 15b ja tästä edelleen muuttuneiden kuva-alueiden tun nistimeen 17a, 17b, johon myös toisesta kuvamuistista 16a, 13 74827 16b jo aikaisemmin lähetetty kuvainformaatio tai sitä vastaava tieto luetaan. Kun tietty kuva-alue tunnistetaan muuttuneeksi tunnistimessa 17a, 17b, tarkistetaan, ylittääkö muuttunut kuvainformaatio, kuten kuva-alueen intensi-5 teetti, joka vastaa tiettyä lämpötilaa, asetetun kynnysarvon, ja mikäli ylittää, muutoskohdan koordinaatit x, y lasketaan määri ttelypi i ri1lä 18 a, 18b.The digitized image signal is read into the first image memory 35 15a, 15b and further into the image area identifier 17a, 17b, to which the image information or the corresponding information already transmitted from the second image memory 16a, 13 74827 16b is also read. When a certain image area is detected as changed in the sensor 17a, 17b, it is checked whether the changed image information, such as the intensity of the image area corresponding to a certain temperature, exceeds a set threshold value, and if it exceeds, the change point coordinates x, y are calculated. a, 18b.

Kun kummankin kuvauslaitteen 2, 3 kuvatasolla muutoskohta 10 x, y on määritetty, nämä kuvakoordinaatit syötetään laskentayksikköön 20 tai vastaavaan tietojenkäsittely-yksikköön. Yhtälö (4) ratkaistaan kohdekoordinaattien suhteen, jonka jälkeen kohdepisteen lasketut koordinaatit X, Y, Z syötetään lähtöliitännän C kautta logiikkaosaan 8.When the change point 10 x, y is determined in the image plane of each imaging device 2, 3, these image coordinates are input to the computing unit 20 or the corresponding data processing unit. Equation (4) is solved with respect to the target coordinates, after which the calculated coordinates X, Y, Z of the target point are fed via the output interface C to the logic section 8.

1515

Ennen varsinaista mittausta on laskettava suuntakertoimet, kuten edellä on todettu. Tämä tapahtuu tukipisteiden määrityksen avulla, jota toimenpidettä on kuviossa 3 esitetty lohkolla 21. Suuntakertoimet lasketaan laskentayksikössä 20 20 esim. yhtälön (1) tai (2) tai matriisin (6) avulla.Before the actual measurement, the direction factors must be calculated, as stated above. This is done by determining the support points, which operation is shown in block 3 in block 21. The direction factors are calculated in the calculation unit 20 20 e.g. by means of equation (1) or (2) or matrix (6).

Tukipisteiden mittausta on havainnollistettu kuviossa 5. Kuvauslaitteita ja niiden kuvaussuuntia (tai pääakseleita) on esitetty nuolilla 22, 23. Kohdekoordinaatistossa XYZ on 25 valvottava kohde 24, joka ympäristöineen sisältyy kummankin kuvauslaitteen näkökenttään eli kohdetilaan. Tukipisteet 25 on merkitty tässä tapauksessa selvästi taustasta erottuvina kohdetilan eri puolille edullisimmin siten, että valvottava kohde sisältyy tukipisteiden rajoittamaan ti-30 laan. Tukipisteitä 25 on kuvioon 5 merkitty yhdeksän kappaletta. Pisteiden kuvakoordinaatit x^, y^ mitataan kuvilta käyttäen järjestelmän omaa mittausjärjestelmää. Tukipisteiden kohdekoordinaatit Χ^,Υ^,Ζ^; k = l, 2,...9 mitataan esim. geodeettisesti elektronisella täky metrillä ja koodinaat-35 tien arvot syötetään esim. näppäimistön avulla laskentayk- 14 74827 sikölle 20. Tämän jälkeen laskentayksikön avulla muunnos-matriisia (6) käyttäen lasketaan suuntakertoimet 8^...833. Tukipisteiden kohdekoordinaatit voidaan syöttää myös suoraan laskentayksikölle laitteistoon kytkettävältä takymet-5 riitä.The measurement of the fulcrums is illustrated in Figure 5. The imaging devices and their imaging directions (or major axes) are shown by arrows 22, 23. The target coordinate system XYZ has 25 monitored objects 24, which and their surroundings are included in the field of view of each imaging device. In this case, the support points 25 are clearly marked from the background on different sides of the target space, most preferably so that the object to be monitored is included in the space bounded by the support points. Nine points of support 25 are marked in Fig. 5. The image coordinates x ^, y ^ of the points are measured from the images using the system's own measurement system. Target coordinates of support points Χ ^, Υ ^, Ζ ^; k = 1, 2, ... 9 are measured, for example, geodetically by means of an electronic tachometer and the values of the coordinate-35 path are entered, for example, by means of a keyboard into the calculation unit 20. Then the direction factors 8 ^ are calculated by means of a calculation unit using the transformation matrix (6). ... 833. The target coordinates of the support points can also be entered directly into the computing unit from a total station-5 sufficient to be connected to the equipment.

Tukipisteinä voidaan käyttää mittamerkkejä, kuten kuviossa 5 on esitetty, erityisiä valolähteitä tai -pistettä, joka pyyhkii kohdetta ja/tai kohdetilaa. Lämpökameroiden tilalla 10 voidaan käyttää tällöin esim. tavanomaisia näkyvän valon aallonpituuksilla toimivia videokameroita. Mikäli taas läm-pökameroita käytetään mittamerkkien on erotuttava ympäristöstään ainakin lämpötilansa suhteen, mutta myös edullisesti oltava selvästi havaittavia, jolloin paikantaminen muil-15 la apuvälineillä on helppoa.As reference points, measuring marks can be used, as shown in Fig. 5, special light sources or points that erase the object and / or the target space. In place of the thermal cameras 10, it is then possible to use, for example, conventional video cameras operating at wavelengths of visible light. If, on the other hand, thermal cameras are used, the measuring marks must differ from their surroundings at least in terms of their temperature, but also preferably be clearly perceptible, so that locating with other aids is easy.

Kun suuntakertoimet on laskettu tukipisteiden avulla, koh- detila on määritelty ja tukipisteet eli niiden merkinnät tai jäljet niistä voidaan poistaa. Tämän jälkeen ne eivät 20 mitenkään rajoita kohteen mittaamista kohdetilassa. On selvää, että edellä esitetty tukipisteiden mittaus voidaan suorittaa tyhjässä kohdetilassa eli ilman mitään varsinaista mitattavaa kohdetta. Kun laitteisto on "oppinut" nämä tukipisteet, se pystyy määrittämään kaikki muutkin pisteet 25 siinä kohdetilassa, jonka kumpikin kamera näkee.Once the direction factors have been calculated with the aid of the support points, the target state is defined and the support points, i.e. their markings or traces thereof, can be deleted. Thereafter, they do not in any way limit the measurement of the object in the target space. It is clear that the measurement of the support points described above can be performed in an empty target space, i.e. without any actual object to be measured. Once the hardware has "learned" these support points, it will be able to determine all other points 25 in the target mode that both cameras will see.

Edellä kuvioissa 3 ja 4 keksinnön mukaista menetelmää so veltavan mittausjärjestelmän rakenne saattaa poiketa huomattavasti eri sovelluksissa ja ympäristöissä. Rakenteeseen 30 vaikuttavat myös käyttäjän soveltama muu tietojenkäsittely, laitteistolta vaadittu automaatioastesekä toimenpiteiden 11, 12 ja 14 luonne.In Figures 3 and 4 above, the structure of the measuring system applying the method according to the invention may differ considerably in different applications and environments. The structure 30 is also affected by the other data processing applied by the user, the degree of automation required of the equipment and the nature of the measures 11, 12 and 14.

35 15 7482735 15 74827

Kuvauslaitteet ilmaisevat kohteen lämpötilajakautuman kukin omasta perspektiivistään nähtynä. Yhdistämällä pinta-alkioiden perspektiiviset kuvaukset ratkaistaan näiden alkioiden sijoittuminen kohdetilaan kuten edellä on todettu.The imaging devices indicate the temperature distribution of the object, each seen from its own perspective. Combining the perspective descriptions of the surface elements solves the location of these elements in the target space as stated above.

5 Oleellista lämpötilajakauman ratkaisemiseksi on, että lämpötila havaitaan vähintään pinta-alkiota kohden yhdestä kuvauksesta, ja alkion sijainti vähintään kahdesta eri perspektiivin omaavasta kuvauksesta. Jälkimmäisessä tapauksessa toinen kuvauslaite voidaan korvata kohdetilan rajapintaku-10 vauksella, mikäli rajapinta pysyy muuttumattomana. Vastaavasti kohdetilaa havainnoivia kuvauslaitteita voi olla useampiakin kuin kaksi, mikäli se koko kohdetilan hallitsemiseksi on tarpeen. Mikäli kohdetilassa tapahtuvat lämpöti-lanmuutokset ovat hitaita, voidaan vähimmäisvaatimukset 15 perspektiivisten kuvausten suhteen täyttää myös siirtämällä yhtä kuvauslaitetta useampaan perspektiiviseen kuvaustilanteeseen .5 In order to solve the temperature distribution, it is essential that the temperature is observed at least per surface element from one description, and the location of the element from at least two descriptions with different perspectives. In the latter case, the second imaging device can be replaced by the target state interface guarantee if the interface remains unchanged. Correspondingly, there may be more than two imaging devices detecting the target space, if this is necessary to control the entire target space. If the temperature changes in the target space are slow, the minimum requirements for perspective shots can also be met by moving one imaging device to more perspective shots.

2020

Claims (6)

16 7482716 74827 1. Menetelmä kohteen ja/tai kohdetilan lämpötilan kolmiulotteiseksi valvomiseksi, jota kohdetta havainnoimaan on 5 järjestetty ainakin kaksi infrapuna-alueella toimivaa kuvauslaitetta, kuten lämpökameraa, tai vastaava järjestely, joiden kuvauslaitteiden näkökenttään kohde sisältyy ja että kuvauslaitteet on sovitettu välin päähän toisistaan ja kiinteään kulmaan toisiinsa nähden, joiden kuvauslaitteiden 10 vastaanottamat kuvat tilasta digitoidaan, lämpötilaltaan riittävästi poikkeavat kohdealueet paikannetaan kuvauslaitteiden kuvatasoissa ja näiden kohdealueiden kuvakoordi-naattien ja ennaltamäärättyjen vakioiden avulle lasketaan kohdealueen koordinaatit kolmiulotteisessa kohdetilassa, 15 tunnettu siitä, että tähän kohteeseen ja/tai kohde-tilaan järjestetään tukipisteitä, joiden kohdekoordinaatit (X|<, Y |<, Z (<; k = .1, 2, 3...) mitataan ja ku vauskohtaiset kuvakoordinaatit (x|<i* Yki» xkj» Ykj) määritetään vastaavilta kuvauslaitteilta, jonka jälkeen tukipisteet ovat poi-20 stettavissa kohdetilasta; tukipisteiden kuva- ja kohdekoor-dinaatti arvojen avulla lasketaan projektiivisen taaksepäin leikkauksen suuntakertoimet (···a33)· jonka jälkeen kohteessa ja/tai kohdetilassa havaittujen lämpötilaltaan riittävästi muuttuneiden kohdepisteiden tuntemattomat kohde-25 koordinaatit (X, Y, Z) on tosiaikaisesti ratkaistavissa kuvauslaitteilta havaittavien kuvakoordinaattien (x, y) avulla käyttäen hyväksi projektiivista eteenpäinleikkausta.A method for three-dimensionally monitoring the temperature of an object and / or a target space, the object being detected by at least two infrared imaging devices, such as a thermal imager, or a similar arrangement, the imaging devices including a target and the imaging devices spaced apart and at a fixed angle to each other the target areas sufficiently deviating in temperature from the imaging devices 10 are digitized in the image planes of the imaging devices and the coordinates of the target regions and predetermined constants are used to calculate the coordinates of the target area in the three-dimensional target space, characterized by arranging the target and / or the target coordinates (X | <, Y | <, Z (<; k = .1, 2, 3 ...) are measured and the image-specific image coordinates (x | <i * Yki »xkj» Ykj) are determined from the corresponding imaging devices, after which the reference points are poi-20 statavis sa target space; the image and target coordinate coordinates of the support points are used to calculate the directional coefficients of the projective back section (··· a33) · after which the unknown target-25 coordinates (X, Y, Z) of the target points with sufficiently changed temperature in the target and / or target space can be solved in real time using image coordinates (x, y) utilizing projective forward cutting. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-30 t u siitä, että kerran määritettyjä suuntakertoimia (a^***a33) käytetään jatkuvasti kohdepisteiden tuntemattomia kohdekoordinaatteja (X, Y, Z) ratkaistaessa kuvauslaitteelta havaittavien kuvakoordinaattien (x, y) avulle niin kauan kuin kuvauslaitteet ovat kiinteässä kulmassa toisten-35 sa suhteen ja tarkkailevat haluttua kohdetilaa. 74827A method according to claim 1, characterized in that the once determined direction coefficients (a ^ *** a33) are continuously used to solve the unknown target coordinates (X, Y, Z) of the target points with the aid of the image coordinates (x, y) detected from the imaging device as long as the imaging devices are at a fixed angle to the others and monitor the desired target state. 74827 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, t u n-n e t t u siitä, että kohteen koordinaatit ratkaistaan muunnosmatriisin avulla:Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the coordinates of the object are determined by means of a transformation matrix: 4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, t u n n e t t u siitä, että tukipisteet valitaan niin, että ne kattavat kameroiden hallitseman kolmiulotteisen tilan.Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the support points are selected so as to cover the three-dimensional space controlled by the cameras. 5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että tukipisteiden määrä on enemmän kuin 5 eli enemmän kuin pienin vaadittu määrä suuntakertoimien laskemiseksi .Method according to Claim 3, characterized in that the number of support points is more than 5, i.e. more than the minimum required number for calculating the direction factors. 5. X0 an a12 a13 x (6) Y = Y0 + a2i a22 a23 · y 1 ij zo ij a31 a32 a33 ij c ij jossa 10 Χΐ,Υ^,Ζι = kohdekoordinaatit eli kohdepisteiden koor- Xj,Yj,Zj dinaatit kohdetilan XYZ-koordinaatistossa; X0i, Yoi> zoi = vakiot, jotka edustavat kunkin kuvauslait-Xoj * Y0j * zoj teen i, j projektiopistettä 0^,0j; all,,,a33 = kuvien projektiiviset suuntakertoimet; 15 en cj = kuvauslaitevakiot; Xi, yi = kuvapisteiden koordinaatit kunkin kuvaus- xj, yj laitteen i, j kuvatasolla; i, j = kuvauslaitteet i ja j.5. X0 an a12 a13 x (6) Y = Y0 + a2i a22 a23 · y 1 ij zo ij a31 a32 a33 ij c ij where 10 Χΐ, Υ ^, Ζι = the coordinates of the target points, ie the coordinates of the target points Xj, Yj, Zj XYZ-coordinate system; X0i, Yoi> Zoi = Constants representing the projection points 0 ^, 0j of each imaging device Xoj * Y0j * zoj; all ,,, a33 = projective direction factors of images; 15 en cj = recording equipment constants; Xi, yi = the coordinates of the pixels in the image plane of each imaging device xj, yj i, j; i, j = imaging equipment i and j. 6. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että tukipisteinä käytetään näkyviä mittamerkkejä tai vastaavia, ja kuvauslaitteina niiden kuvauskohtaisten koordinaattien määrittämisessä näkyvällä aallonpituusalueella toimivia kuvauslaitteita ku- 35 ten videokameroita. 18 74827Method according to one of the preceding claims, characterized in that visible measuring marks or the like are used as reference points, and imaging devices operating in the visible wavelength range, such as video cameras, are used as imaging devices for determining their imaging-specific coordinates. 18 74827
FI861551A 1986-04-11 1986-04-11 FOERFARANDE FOER TREDIMENSIONELL OEVERVAKNING AV ETT FOEREMAOLS TEMPERATUR. FI74827C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI861551A FI74827C (en) 1986-04-11 1986-04-11 FOERFARANDE FOER TREDIMENSIONELL OEVERVAKNING AV ETT FOEREMAOLS TEMPERATUR.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI861551A FI74827C (en) 1986-04-11 1986-04-11 FOERFARANDE FOER TREDIMENSIONELL OEVERVAKNING AV ETT FOEREMAOLS TEMPERATUR.
FI861551 1986-04-11

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI861551A0 FI861551A0 (en) 1986-04-11
FI861551A FI861551A (en) 1987-10-12
FI74827B true FI74827B (en) 1987-11-30
FI74827C FI74827C (en) 1988-03-10

Family

ID=8522449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI861551A FI74827C (en) 1986-04-11 1986-04-11 FOERFARANDE FOER TREDIMENSIONELL OEVERVAKNING AV ETT FOEREMAOLS TEMPERATUR.

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI74827C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI861551A (en) 1987-10-12
FI74827C (en) 1988-03-10
FI861551A0 (en) 1986-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI74556C (en) FOERFARANDE FOER TREDIMENSIONELL OEVERVAKNING AV ETT MAOLUTRYMME.
US10346968B2 (en) Machine condition monitoring system using three dimensional thermography
US9733081B2 (en) Geodesic measuring device comprising a thermographic camera
JP7107974B2 (en) Systems and methods for volume of distribution and isotope identification in radioactive environments
US7342648B2 (en) Information sensing and sharing system for supporting rescue operations from burning buildings
WO2015166265A1 (en) Self-correcting gas camera
Starr et al. A comparison of IR stereo vision and LIDAR for use in fire environments
Nagatani et al. Three-dimensional thermography mapping for mobile rescue robots
KR102507828B1 (en) Systems and methods for monitoring airspace over a wide range of sites
CN115512307B (en) Wide-area space infrared multi-point real-time fire detection method and system and positioning method
CN111913171A (en) Low-altitude infrared target accurate positioning method and system
Altschuler et al. The numerical stereo camera
JPS63246638A (en) Method for wide area monitor of fluid leakage
FI74827B (en) FOERFARANDE FOER TREDIMENSIONELL OEVERVAKNING AV ETT FOEREMAOLS TEMPERATUR.
US20210405198A1 (en) Reality capture device with different climate zones for cooling
JPS6256814A (en) Calibration system for three-dimensional position measuring camera
Bieszczad et al. The concept of thermovision sensor supporting the navigation of unmanned aerial platforms
Kyle et al. Compensating for the effects of refraction in photogrammetric metrology
JP2996323B2 (en) Gas leak position detection method
Lazna The visualization of threats using the augmented reality and a remotely controlled robot
CN117558072B (en) Workshop instrument inspection method and system based on laser positioning
CN113720573B (en) Wind tunnel cold leakage monitoring system based on vision and distributed optical fiber combined temperature measurement
Sansoni et al. 3D system for the measurement of tube eccentricity: an improved, rugged, easy to calibrate layout
EP4258023A1 (en) Capturing three-dimensional representation of surroundings using mobile device
Kocmanova et al. Multispectral data fusion for robotic reconnaissance and mapping

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: VALTION TEKNILLINEN TUTKIMUSKESKUS