CH707251B1 - Method for locating living things from the air. - Google Patents
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Abstract
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht das Auffinden von Lebewesen (110) aus der Luft. Dabei wird von einem Untersuchungsbereich ein Infrarotthermalbild als erstes Bild und ein zweites Bild im sichtbaren Wellenlängenbereich aufgenommen. Das zweite Bild wird bei der Aufnahme überbelichtet sowie Licht- und Schattenbereiche im Untersuchungsbereich im zweiten Bild ermittelt. Schliesslich wird das zweite Bild mit dem ersten Bild verglichen, wobei charakteristische Bereiche im ersten Bild in den ermittelten Licht- und Schattenbereichen überprüft und als mögliche Lebewesen identifiziert werden.The inventive method allows the discovery of living beings (110) from the air. In this case, an infrared thermal image as the first image and a second image in the visible wavelength range are recorded by an examination area. The second image is overexposed when shooting and light and shadow areas in the examination area are determined in the second image. Finally, the second image is compared with the first image, wherein characteristic areas in the first image in the determined light and shadow areas are checked and identified as possible living beings.
Description
Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auffinden von Lebewesen aus der Luft nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.Description: The present invention relates to a method for locating living things from the air according to the preamble of claim 1.
[0002] Jedes Jahr sterben nach Schätzung ca. 500 000 Wildtiere bei der Grünlandmahd, die grösstenteils zur Futtergewinnung für Milchkühe dient. Vor allem Rehkitze, die üblicherweise genau in der Mähperiode geboren werden, werden oft unbeabsichtigt Opfer und erleiden meist einen qualvollen Tod. Grund dafür ist das instinktive Verharren der Neugeborenen bei Gefahr bzw. das zu langsame Fliehen. Zusätzlich kann das bei der Silage des durch Kadaverteile kontaminierten Mähguts rasch ein geruchloses tödliches Gift namens Botulinumtoxin entstehen, das die damit gefütterten Tiere ebenfalls an einem qualvollen Tod sterben lässt.Every year, an estimated 500,000 wild animals die during grassland mowing, which is largely used to obtain feed for dairy cows. Especially fawns, which are usually born exactly during the mowing period, often become unintentionally victims and usually suffer an agonizing death. The reason for this is the instinctive persistence of the newborn in the event of danger or the slow escape. In addition, silage of the crop contaminated by carcass parts can quickly result in an odorless, deadly poison called botulinum toxin, which also causes the animals fed with it to die of an agonizing death.
[0003] Es wurden daher Verfahren und Vorrichtungen entwickelt, die das Auffinden von Lebewesen, insbesondere Wildtieren, betreffen.[0003] Methods and devices have therefore been developed which relate to the detection of living beings, in particular wild animals.
[0004] Die Anmelderin hat diesbezüglich mehrere Verfahren und Vorrichtungen ermittelt. Aus DE 10 2009 039 602 ist beispielsweise ein Verfahren zur Suche und Erkennung von in landwirtschaftlichen Feldern und Wiesen versteckten Tieren bekannt, bei dem an einem landwirtschaftlichen Fahrzeug quer zur Fahrtrichtung eine Reihe von Infrarotstrahlungssensoren sowie Kameras angebracht sind. Die Infrarotsektoren dienen als sogenannte Vorfeldsensoren, wobei bei Auftreten eines charakteristischen Signals die Kamera an die Stelle des charakteristischen Signals verfährt und ein Bild aufnimmt.The applicant has determined several methods and devices in this regard. DE 10 2009 039 602, for example, discloses a method for searching and recognizing animals hidden in agricultural fields and meadows, in which a number of infrared radiation sensors and cameras are attached to an agricultural vehicle transversely to the direction of travel. The infrared sectors serve as so-called apron sensors, the camera moving to the place of the characteristic signal and taking an image when a characteristic signal occurs.
[0005] Aus DE 10 2009 036 809 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zur Erkennung von in landwirtschaftlichen Feldern und Wiesen versteckten Tieren zwei unabhängige Suchphasen durchgeführt werden. In einer ersten Suchphase werden die Tiere mittels eines Detektionsverfahrens aufgefunden und mit einer signalabgebenden Markierung gekennzeichnet. In einer zweiten, zeitlich späteren Suchphase werden die gekennzeichneten Tiere mittels der Markierung aufgefunden und in Sicherheit gebracht. Für die erste Suchphase kann dabei beispielsweise ein Kleinfluggerät mit einer Infrarotkamera und einer Videokamera verwendet werden.[0005] DE 10 2009 036 809 A1 discloses a method in which two independent search phases are carried out in order to recognize animals hidden in agricultural fields and meadows. In a first search phase, the animals are found using a detection method and marked with a signal-emitting marker. In a second, later phase of the search, the marked animals are found using the marker and brought to safety. For example, a small aircraft with an infrared camera and a video camera can be used for the first search phase.
[0006] Die bekannten Geräte funktionieren sehr gut am frühen Morgen, wenn sich der zu untersuchende Bereich, wie beispielsweise eine Wiese, noch nicht erwärmt hat. Auch in den späten Abendstunden bei bedecktem Himmel können zufriedenstellende Ergebnisse erreicht werden. Bei Sonnenschein haben die bekannten Systeme jedoch Defizite, und die Anzahl der Fehlalarme steigt bei Sonnenschein extrem stark an, insbesondere in Bereichen, die abgeschattet sind.The known devices work very well in the early morning when the area to be examined, such as a meadow, has not yet warmed up. Satisfactory results can also be achieved in the late evening with cloudy skies. However, the known systems have deficits when the sun is shining and the number of false alarms increases extremely sharply when the sun shines, especially in areas which are shaded.
[0007] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Auffinden von Lebewesen aus der Luft, insbesondere von in landwirtschaftlichen Feldern und Wiesen versteckten Tieren, bereitzustellen, bei dem die Anzahl der Fehlalarme, insbesondere bei Sonnenschein, deutlich reduziert ist.It is therefore the object of the present invention to provide a method for locating living things from the air, in particular animals hidden in agricultural fields and meadows, in which the number of false alarms, in particular in sunshine, is significantly reduced.
[0008] Die Erfindung ist definiert durch die Merkmale des Anspruch 1.The invention is defined by the features of claim 1.
[0009] Das erfindungsgemässe Verfahren zum Auffinden von Lebewesen aus der Luft sieht vor, von einem Untersuchungsbereich ein Infrarotthermalbild als ein erstes Bild aufzunehmen. Das erfindungsgemässe Verfahren ist gekennzeichnet durch die Schritte des Aufnehmens eines zweiten Bildes von dem Untersuchungsbereich, wobei das zweite Bild im sichtbaren Wellenlängenbereich aufgenommen ist und bei der Aufnahme überbelichtet wird. Aus dem zweiten Bild werden Licht- und Schattenbereiche im Untersuchungsbereich ermittelt. Anschliessend wird das zweite Bild mit dem ersten Bild verglichen, wobei in dem ersten Bild charakteristische Bereiche in den ermittelten Schattenbereichen als mögliche Lebewesen identifiziert werden.The inventive method for locating living things from the air provides to take an infrared thermal image as the first image from an examination area. The method according to the invention is characterized by the steps of taking a second image from the examination area, the second image being taken in the visible wavelength range and being overexposed during the taking. Light and shadow areas in the examination area are determined from the second image. The second image is then compared with the first image, with characteristic areas in the determined shadow areas being identified as possible living beings in the first image.
[0010] Das erfindungsgemässe Verfahren sieht somit vor, dass mindestens zwei Bilder von dem gleichen Untersuchungsbereich aufgenommen werden, nämlich als ein erstes Bild ein Infrarotthermalbild, ein sogenanntes TIR-Bild, und als ein zweites Bild ein Bild im sichtbaren Bereich, ein sogenanntes VIS-Bild. Auf dem Infrarotthermalbild erscheinen üblicherweise Lebewesen, wie beispielsweise Wildtiere, aufgrund ihrer Temperatur als charakteristische Bereiche, beispielsweise als helle Bereiche, da im thermalen Infrarotspektralbereich die emittierte Wärmestrahlung sichtbar ist. In diesem Spektralbereich sind lebendige Körper von Lebewesen in einer etwas kälteren Umgebung deutlich erkennbar. Problematisch ist die Erkennung über den thermalen Infrarotspektralbereich bei Sonnenschein, da hierbei auch verdorrte oder vitale Vegetation und Kahlstellen erwärmt werden können. Bei einem herkömmlichen Bild im sichtbaren Bereich lassen sich die in dem Infrarotthermalbild hervorgehobenen charakteristischen Bereiche auf einfache Art und Weise verifizieren, indem die Form und Farbe des entsprechenden Bereiches in dem Bild im sichtbaren Bereich überprüft werden. Problematisch ist die Überprüfung der charakteristischen Bereiche jedoch in den Schattenbereichen, da diese auf einem normalen Bild im sichtbaren Bereich häufig nicht ausreichend klar dargestellt sind, sodass nicht erkannt werden kann, ob es sich tatsächlich um ein Lebewesen oder um zuvor von der Sonne erwärmte Teile der Umgebung handelt, die nunmehr im Schattenbereich sind.The method according to the invention thus provides that at least two images are taken from the same examination area, namely an infrared thermal image, a so-called TIR image, as a first image, and an image in the visible range, a so-called VIS image, as a second image. Image. Because of their temperature, living beings, such as wild animals, usually appear on the infrared thermal image as characteristic areas, for example as bright areas, since the thermal radiation emitted is visible in the thermal infrared spectral range. In this spectral range, living bodies of living beings in a somewhat colder environment are clearly recognizable. Detection via the thermal infrared spectral range is problematic when the sun shines, since this can also heat up withered or vital vegetation and bald spots. In the case of a conventional image in the visible region, the characteristic regions highlighted in the infrared thermal image can be verified in a simple manner by checking the shape and color of the corresponding region in the image in the visible region. However, checking the characteristic areas in the shadow areas is problematic, since these are often not sufficiently clearly shown in the visible area on a normal image, so that it cannot be recognized whether it is actually a living being or parts of the area previously warmed by the sun Environment that are now in the shadow area.
[0011] Um die Anzahl der dadurch entstehenden Fehleralarme zu reduzieren, sieht das erfindungsgemässe Verfahren vor, dass das zweite Bild überbelichtet ist, wodurch in dem Schattenbereich ein höherer Kontrast auf dem Bild entsteht. Dadurch lassen sich die Schattenbereiche in vorteilhafter Weise auswerten, wodurch die in dem ersten Bild ermittelten charakteristischen Bereiche überprüft werden und als mögliche Lebewesen identifiziert werden.[0011] In order to reduce the number of error alarms that arise as a result, the method according to the invention provides that the second image is overexposed, as a result of which a higher contrast is produced on the image in the shadow region. This allows the shadow areas to be evaluated in an advantageous manner, as a result of which the characteristic areas determined in the first image are checked and identified as possible living beings.
[0012] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass bei dem erfindungsgemässen Verfahren über das zweite Bild die Farben der Bereiche des Untersuchungsbereiches überprüft werden, die den charakteristischen Bereichen des ersten Bildes entsprechen. Dadurch können die als mögliche Lebewesen identifizierten charakteristischen Bereiche nochmals verifiziert wer2It is preferably provided that, in the method according to the invention, the colors of the regions of the examination region which correspond to the characteristic regions of the first image are checked via the second image. This allows the characteristic areas identified as possible living beings to be verified again2
CH 707 251 B1 den, indem überprüft werden kann, ob der identifizierte charakteristische Bereich auch die passende Farbe eines gesuchten Tierkörpers besitzt. Dadurch wird die Möglichkeit von Fehlalarmen deutlich reduziert.CH 707 251 B1 by checking whether the identified characteristic area also has the matching color of a carcass sought. This significantly reduces the possibility of false alarms.
[0013] Das erfindungsgemässe Verfahren kann vorsehen, dass das zweite Bild mit einer höheren Auflösung aufgenommen wird als das erste Bild. Dadurch ist ein besonders hoher Kontrast in dem Schattenbereich erreichbar, sodass insbesondere die Form der in dem Schattenbereich identifizierten charakteristischen Bereiche in besonders vorteilhafter Weise überprüft werden kann.The inventive method can provide that the second image is recorded with a higher resolution than the first image. This enables a particularly high contrast to be achieved in the shadow area, so that in particular the shape of the characteristic areas identified in the shadow area can be checked in a particularly advantageous manner.
[0014] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Aufnahme des zweiten Bildes mit einer Überbelichtung von mindestens 1,5 Lichtwertstufen, vorzugsweise mindestens zwei, erfolgt. Als Licht wird im Rahmen der Erfindung die Definition des Lichtwertes verstanden, bei der die Film- bzw. Sensorempfindlichkeit berücksichtigt ist. Die Überbelichtung von mindestens 1,5 Lichtwertstufen bedeutet somit, dass gegenüber einer normal belichteten Aufnahme beispielsweise die Blendenzahl und Belichtungszeit derart gewählt ist, dass der Lichtwert um 1,5 niedriger ist. Eine derartige Überbelichtung hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt.It is preferably provided that the second image is recorded with an overexposure of at least 1.5 light value levels, preferably at least two. Within the scope of the invention, light is understood to mean the definition of the light value, in which the film or sensor sensitivity is taken into account. The overexposure of at least 1.5 light value levels thus means that, compared to a normal exposure, for example, the f-number and exposure time are selected such that the light value is 1.5 lower. Overexposure of this type has proven to be particularly advantageous.
[0015] In einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens ist vorgesehen, dass ein drittes Bild im nahen Infrarotbereich erstellt wird, wobei das zweite und das dritte Bild ausgewertet werden, indem durch die Erstellung eines Verhältnisses eines Reflexionsgrades bei einer Wellenlänge einer Stelle im zweiten Bild zu einem Reflexionsgrad bei einer Wellenlänge der entsprechenden Stelle des dritten Bildes auf die vitale Vegetation geschlossen wird und Bereiche, die der ermittelten vitalen Vegetation entsprechen, in dem Untersuchungsbereich aus dem ersten Bild entfernt werden. Das erfindungsgemässe Verfahren sieht somit vor, dass neben dem zweiten Bild ein drittes Bild im nahen Infrarotbereich, ein sogenanntes NIR-Bild, erstellt wird. Über das zweite und das dritte Bild kann somit die vitale Vegetation identifiziert werden, wodurch die Anzahl der Fehlalarme durch beispielsweise erwärmte vitale Vegetation reduziert werden kann. Dafür verwendet das erfindungsgemässe Verfahren den Reflexionsgrad bei einer Wellenlänge an einer Stelle im zweiten Bild, beispielsweise an einem Pixel. Der Reflexionsgrad ist der korrigierte Helligkeitswert dieser Stelle. In dem dritten Bild wird ebenfalls der Reflexionsgrad bei einer Wellenlänge, die von der zuvor verwendeten Wellenlänge unterschiedlich ist, an der entsprechenden Stelle, beispielsweise an dem entsprechenden Pixel, bestimmt. Durch die Bildung des Verhältnisses der ermittelten Reflexionsgrade lässt sich auf die vitale Vegetation schliessen. Bei vitaler Vegetation steigt die Reflektivität im nahen Infrarotspektrum stark an, unabhängig davon, ob diese Bereiche in der Sonne oder im Schatten liegen. Bei stark schwankenden Lichtverhältnissen reicht jedoch ein einzelner Wert im nahen Infrarotspektrum nicht aus, um eine zuverlässige Identifikation von vitaler Vegetation zu erreichen. Durch die Bildung des Verhältnisses der Reflexionsgrade wird eine zusätzliche Information aus dem Bild im sichtbaren Wellenlängenbereich erhalten, wodurch der starke Anstieg der Reflektivität im nahen Infrarotspektrum bei der vitalen Vegetation identifiziert werden kann.In one embodiment of the method according to the invention it is provided that a third image is created in the near infrared range, the second and the third image being evaluated by creating a ratio of a reflectance at a wavelength of a location in the second image to one The degree of reflection at a wavelength of the corresponding point in the third image is inferred about the vital vegetation and areas corresponding to the determined vital vegetation are removed from the first image in the examination area. The method according to the invention therefore provides that, in addition to the second image, a third image in the near infrared range, a so-called NIR image, is created. The vital vegetation can thus be identified via the second and the third image, whereby the number of false alarms can be reduced, for example, by heated vital vegetation. To this end, the method according to the invention uses the degree of reflection at a wavelength at a location in the second image, for example at a pixel. The reflectance is the corrected brightness value at this point. In the third image, the degree of reflection at a wavelength that is different from the previously used wavelength is also determined at the corresponding location, for example at the corresponding pixel. The formation of the ratio of the determined degrees of reflection allows conclusions to be drawn about the vital vegetation. With vigorous vegetation, the reflectivity in the near infrared spectrum increases significantly, regardless of whether these areas are in the sun or in the shade. With strongly fluctuating lighting conditions, however, a single value in the near infrared spectrum is not sufficient to reliably identify vital vegetation. By forming the ratio of the degrees of reflection, additional information is obtained from the image in the visible wavelength range, as a result of which the strong increase in reflectivity in the near infrared spectrum can be identified in the vital vegetation.
[0016] Die Auswertung für die Bildung des Verhältnisses des Reflexionsgrads kann auch ausschliesslich aus dem zweiten Bild erfolgen. Dazu wird das zweite Bild nur in einem bestimmten Wellenlängenbereich aufgenommen. Beispielsweise kann ein sichtbarer Spektralbereichsfilter für die Aufnahme des zweiten Bildes verwendet werden, der den Rot- und den Nahinfrarotbereich durchlässt. Der Filter kann beispielsweise ein Tiefpassfilter ab der Wellenlänge 630 nm sein. Für die Aufnahme des Bildes wird eine übliche Kamera verwendet, die das Bayermosaik und somit einen roten, einen blauen und einen grünen Kanal besitzt. Bei Aufnahme des Bildes wird nun die Tatsache zunutze gemacht, dass Licht aus dem roten Bereich in dem roten Kanal ein Signal liefert, in dem blauen oder grünen Kanal jedoch nicht. Der blaue und grüne Kanal sind jedoch genauso wie der rote Kanal bezüglich Lichts im nahen Infrarotbereich empfindlich. Die für die Bildung des Verhältnisses der Reflexionsgrade notwendige Information bezüglich des nahen Infrarotbereichs kann somit aus dem Verhältnis des roten Kanals zu dem blauen Kanal oder das Verhältnis des roten Kanals zu dem grünen Kanal erhalten werden. Die Verwendung eines einzelnen Bildes hat den Vorteil, dass bei der Auswertung der Bilder zur Bildung des Verhältnisses der Reflexionsgrade somit zur Ermittlung von vitaler Vegetation nur ein einziges Bild und somit keine Anpassung zwischen zwei Bildern durch Bildverschiebung notwendig ist. Das einzelne Bild zur Bildung des Verhältnisses der Reflexionsgrade kann dabei das zweite Bild sein, da auch aus einem überbelichteten Bild, das nur den Rotbereich im sichtbaren Bereich umfasst, auf Licht- und Schattenbereiche geschlossen werden kann. Durch diese Bildauswertung kann somit aus dem zweiten Bild die Informationen über den nahen Infrarotbereich, die im dritten Bild enthalten sind, erhalten werden. Aus dem zweiten Bild wird somit virtuell ein drittes Bild erstellt.[0016] The evaluation for the formation of the ratio of the reflectance can also be carried out exclusively from the second image. For this purpose, the second image is only recorded in a certain wavelength range. For example, a visible spectral range filter can be used for the acquisition of the second image, which passes through the red and the near infrared range. The filter can be, for example, a low-pass filter from the wavelength 630 nm. A conventional camera is used to take the picture, which has the Bavarian mosaic and thus a red, a blue and a green channel. When the picture is taken, the fact is taken advantage of that light from the red area in the red channel provides a signal, but not in the blue or green channel. However, the blue and green channels, like the red channel, are sensitive to light in the near infrared range. The information regarding the near infrared range necessary for the formation of the ratio of the reflectivities can thus be obtained from the ratio of the red channel to the blue channel or the ratio of the red channel to the green channel. The use of a single image has the advantage that when evaluating the images to form the ratio of the reflectivities, only one image is therefore necessary to determine vital vegetation, and therefore no adjustment between two images due to image shifting is necessary. The individual image for forming the ratio of the degrees of reflection can be the second image, since light and shadow areas can also be inferred from an overexposed image which only comprises the red area in the visible area. By means of this image evaluation, the information about the near infrared range contained in the third image can thus be obtained from the second image. A third image is thus virtually created from the second image.
[0017] Beispielsweise kann das Verhältnis der Reflektivität bei einer Wellenlänge von 800 nm (naher Infrarotbereich) und einer Wellenlänge von 650 nm (sichtbarer Wellenlängenbereich) gebildet werden. Untersuchungen haben ergeben, dass, wenn der Wert des Verhältnisses einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, beispielsweise 10, zuverlässig auf vitale Vegetation geschlossen werden kann.For example, the ratio of the reflectivity at a wavelength of 800 nm (near infrared range) and a wavelength of 650 nm (visible wavelength range) can be formed. Studies have shown that if the value of the ratio exceeds a predetermined threshold value, for example 10, vital vegetation can be reliably concluded.
[0018] Die somit ermittelte vitale Vegetation in dem Untersuchungsbereich kann aus dem ersten Bild entfernt werden, wodurch anschliessend in sehr zuverlässiger Weise die charakteristischen Bereiche, die identifiziert werden, Abbildungen der Lebewesen sind.The vital vegetation thus determined in the examination area can be removed from the first image, as a result of which the characteristic areas that are identified are subsequently images of the living beings in a very reliable manner.
[0019] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das dritte Bild im fotografischen Infrarotbereich erstellt wird. Der fotografische Infrarotbereich liegt üblicherweise in einem Wellenlängenbereich zwischen 0,7-1 pm. Der thermale Infrarotbereich liegt üblicherweise zwischen 7-15 pm und der sichtbare Bereich üblicherweise zwischen 0,3 und 0,7 pm.It is preferably provided that the third image is created in the photographic infrared range. The photographic infrared range is usually in a wavelength range between 0.7-1 pm. The thermal infrared range is usually between 7-15 pm and the visible range is usually between 0.3 and 0.7 pm.
[0020] Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemässen Verfahren vorgesehen, dass das zweite Bild über eine Kamera mit CMOS- oder CCD-Chip aufgenommen wird, wobei das Bayermosaik des CMOS- oder CCD-Chips um einen KanalIt is preferably provided in the method according to the invention that the second image is recorded via a camera with a CMOS or CCD chip, with the Bavarian mosaic of the CMOS or CCD chip around one channel
CH 707 251 B1 für den nahen Infrarotbereich erweitert ist. Auf diese Weise lässt sich das zweite Bild auf besonders vorteilhafte Weise aufnehmen. Ferner besteht die Möglichkeit, mit einer derartigen Kamera auch das dritte Bild aufzunehmen, da über die verwendeten Chips auch Bilder im visuellen Bereich aufgenommen werden können.CH 707 251 B1 is expanded for the near infrared range. In this way, the second image can be recorded in a particularly advantageous manner. It is also possible to record the third image with such a camera, since images can also be recorded in the visual area using the chips used.
[0021] Das dritte Bild wird vorzugsweise erstellt, indem ein Bild im sichtbaren Wellenlängenbereich (wobei der Nahinfrarotbereich ebenfalls aufgenommen wird) und ein Bild durch einen Nahinfrarotfilter (Filter mit Nahinfrarottransmission) aufgenommen werden und eine Subtraktion der Bilder vorgenommen wird. Dadurch lässt sich das dritte Bild in besonders vorteilhafter Weise mit geringem vorrichtungstechnischem Aufwand erstellen.The third image is preferably created by taking an image in the visible wavelength range (with the near infrared range also being recorded) and an image through a near infrared filter (filter with near infrared transmission) and subtracting the images. As a result, the third image can be produced in a particularly advantageous manner with little outlay on device technology.
[0022] Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das zweite und das dritte Bild mit separaten Kameras aufgenommen werden.Of course, it is also possible for the second and third images to be recorded with separate cameras.
[0023] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die für die Aufnahme des ersten, des zweiten und/oder des dritten Bildes verwendeten Kameras einen Blickwinkel von maximal 35° besitzen.It is preferably provided that the cameras used for recording the first, the second and / or the third image have a viewing angle of at most 35 °.
[0024] Üblicherweise sind zur Erntezeit Wiesen bis zu 1 m hoch, wobei Wildtiere, insbesondere Rehkitze, üblicherweise eine Grösse von bis zu 30 cm besitzen. Bei einem Blickwinkel von maximal 35° wird erreicht, dass bei Aufnahmen aus der Luft die Gefahr, dass ein in einer Wiese sitzendes Wildtier durch benachbarte Halme verdeckt wird, gering ist.Meadows are usually up to 1 m high at harvest time, with wild animals, especially fawns, usually having a size of up to 30 cm. With a maximum viewing angle of 35 °, the risk that a wild animal sitting in a meadow is covered by neighboring stalks is low when shooting from the air.
[0025] Das erfindungsgemässe Verfahren kann vorsehen, dass in dem ersten Bild ein Auswertungsbereich festgelegt wird und in dem zweiten und in dem dritten Bild Bereiche ausserhalb des Auswertungsbereiches bei der Auswertung des ersten, zweiten und dritten Bildes nicht berücksichtigt werden. Auf diese Weise können auch Kameras mit einem grossen Blickwinkel verwendet werden, da durch die Auswahl eines Auswertungsbereiches Bereiche des Bildes, bei denen eine Gefahr besteht, dass das zu detektierende Lebewesen beispielsweise durch Halme einer Wiese verdeckt wird, reduziert ist. Da üblicherweise Infrarotthermalkameras eine geringere Auflösung besitzen als kommerziell verfügbare Kameras mit CMOS- oder CCD-Chip, die darüber hinaus zumeist einen grösseren Blickwinkel aufweisen, kann sichergestellt werden, dass bei der Auswertung der gleiche Bereich des Untersuchungsbereiches ausgewertet wird.The inventive method can provide that an evaluation area is defined in the first image and areas outside the evaluation area are not taken into account in the second and third image when evaluating the first, second and third image. In this way, cameras with a large viewing angle can also be used, since the selection of an evaluation area reduces areas of the image where there is a risk that the living being to be detected is covered, for example, by stalks of a meadow. Since usually infrared thermal cameras have a lower resolution than commercially available cameras with a CMOS or CCD chip, which mostly also have a larger viewing angle, it can be ensured that the same area of the examination area is evaluated during the evaluation.
[0026] Das erfindungsgemässe Verfahren kann vorsehen, dass die für die Aufnahmen des ersten, des zweiten und/oder des dritten Bildes verwendeten Kameras beide Aufnahmen parallele optische Achsen besitzen. Dadurch wird die Zuordnung der einzelnen Bilder zueinander vereinfacht.The inventive method can provide that the cameras used for the recordings of the first, the second and / or the third image both recordings have parallel optical axes. This simplifies the assignment of the individual images to one another.
[0027] Es kann vorgesehen sein, dass die Zuordnung der Pixel der verschiedenen Kameras zueinander bei Bedarf kalibriert wird.It can be provided that the assignment of the pixels of the different cameras to one another is calibrated if necessary.
[0028] In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass bei der Auswertung des ersten, des zweiten und des dritten Bildes traversale Verschiebungen des Inhaltes der Bilder zueinander ermittelt und durch Verschiebung von Bildpixeln ausgeglichen werden. Dadurch wird die Genauigkeit bei der Auswertung erhöht, da sichergestellt werden kann, dass die bei der Auswertung verwendeten Bilder deckungsgleich den gleichen Bereich des Untersuchungsbereiches darstellen.In a preferred exemplary embodiment of the invention, it is provided that, when evaluating the first, the second and the third image, transverse displacements of the content of the images relative to one another are determined and compensated for by displacement of image pixels. This increases the accuracy of the evaluation, since it can be ensured that the images used in the evaluation congruently represent the same area of the examination area.
[0029] Es kann ferner ein Flugobjekt zum Auffinden von Lebewesen aus der Luft vorgesehen sein, das mit einer Thermalkamera zur Aufnahme von Infrarotthermalbildern und mit mindestens einer zweiten Kamera ausgebildet ist. Dabei ist vorgesehen, dass die zweite Kamera Kanäle zur Aufnahme im sichtbaren Spektrum aufweist und überbelichtete Bilder aufnimmt.A flying object for locating living things from the air can also be provided, which is designed with a thermal camera for taking infrared thermal images and with at least one second camera. It is provided that the second camera has channels for recording in the visible spectrum and records overexposed images.
[0030] Mit diesem Flugobjekt wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass Daten aufgenommen werden können, die eine Erhöhung der Zuverlässigkeit der Detektierung von Lebewesen aus der Luft, insbesondere von Wildtieren in landwirtschaftlichen Feldern und Wiesen, durchgeführt werden kann, wobei die Anzahl von Fehlalarmen deutlich reduziert ist. Durch die zweite Kamera, die überbelichtete Bilder aufnimmt, lassen sich Schattenbereiche in vorteilhafter Weise auswerten.With this flying object it is advantageously possible that data can be recorded which can increase the reliability of the detection of living beings from the air, in particular wild animals in agricultural fields and meadows, the number of false alarms being clear is reduced. The second camera, which takes overexposed images, can be used to evaluate shadow areas in an advantageous manner.
[0031] Mit dem Flugobjekt lässt sich somit in vorteilhafter Weise das erfindungsgemässe Verfahren zum Auffinden von Lebewesen aus der Luft durchführen.With the flying object, the inventive method for locating living things from the air can thus be carried out in an advantageous manner.
[0032] Es kann vorgesehen sein, dass die zweite Kamera einen Kanal für den nahen Infrarotbereich und einen zuschaltbaren Nahinfrarotfilter aufweist. Auf diese Weise lassen sich mit der zweiten Kamera Bilder im nahen Infrarotbereich auf vorteilhafte Weise erstellen, indem ein Bild mit und ein Bild ohne den Nahinfrarotfilter erstellt wird und die beiden Bilder voneinander subtrahiert werden.It can be provided that the second camera has a channel for the near infrared range and a switchable near infrared filter. In this way, images in the near infrared range can advantageously be created with the second camera by creating an image with and an image without the near infrared filter and subtracting the two images from one another.
[0033] Unter «zuschaltbarem Nahinfrarotfilter» wird auch verstanden, dass bei der zweiten Kamera ein zusätzlicher Kanal für den nahen Infrarotbereich bei einer Aufnahme abgeschaltet wird.“Switchable near infrared filter” is also understood to mean that an additional channel for the near infrared range is switched off in the second camera when a picture is taken.
[0034] Selbstverständlich ist es auch möglich, dass eine dritte Kamera verwendet wird, die Kanäle zur Aufnahme im nahen Infrarotbereich aufweist. Durch diese Kamera wird ein Bild im nahen Infrarotbereich direkt erstellt.Of course, it is also possible that a third camera is used, which has channels for recording in the near infrared range. This camera creates an image in the near infrared range directly.
[0035] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die optischen Achsen der Thermalkamera und der zweiten Kamera oder der Thermalkamera, der zweiten Kamera und der dritten Kamera parallel zueinander angeordnet sind.It is preferably provided that the optical axes of the thermal camera and the second camera or the thermal camera, the second camera and the third camera are arranged parallel to one another.
[0036] Auch kann vorgesehen sein, dass die Thermalkamera, die zweite Kamera und/oder die dritte Kamera einen Blickwinkel von maximal 35° besitzen. Mit derartigen Kameras lassen sich in vorteilhafter Weise Bilder von landwirtschaftlichen Feldern und Wiesen aufnehmen, wobei die Gefahr, dass bei der Aufnahme der Bilder in den landwirtschaftlichen Feldern und Wiesen liegende Lebewesen durch benachbarte Halme verdeckt sind, reduziert ist. Durch einen derartigenIt can also be provided that the thermal camera, the second camera and / or the third camera have a maximum viewing angle of 35 °. With cameras of this type, images of agricultural fields and meadows can advantageously be recorded, the risk of living beings lying in the agricultural fields and meadows being covered by neighboring stalks when the images are recorded is reduced. By such
CH 707 251 B1CH 707 251 B1
Bildausschnitt kann erreicht werden, dass die Auflösung der aufgenommenen Bilder auch bei grosser Flughöhe für die erfindungsgemässe Auswertung ausreichend ist, dadurch wird der sinnvoll auswertbare Bereich des Bildes erhöht. [0037] Das Flugobjekt kann beispielsweise als Quatrokopter oder Oktokopter ausgebildet sein.Image detail can be achieved that the resolution of the recorded images is sufficient for the evaluation according to the invention even at high flight altitude, thereby increasing the area of the image that can be meaningfully evaluated. [0037] The flying object can be designed, for example, as a quatrocopter or octocopter.
[0038] Die Thermalkamera, die zweite und/oder die dritte Kamera können an einem gemeinsamen Gehäuse befestigt sein, wobei eine Kalibrierung der Anordnung, insbesondere der optischen Achsen, mechanisch über Stellschrauben erfolgen kann.The thermal camera, the second and / or the third camera can be attached to a common housing, and the arrangement, in particular the optical axes, can be calibrated mechanically by means of adjusting screws.
[0039] Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die nachfolgende Figur die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the following figure.
[0040] Die einzige Figur zeigt ein Flugobjekt 1 schematisch in der Seitenansicht. Das erfindungsgemässe Flugobjekt 1 schwebt über eine ebenfalls schematisch dargestellte Wiese 100, in der ein Lebewesen 110 liegt.The single figure shows a flying object 1 schematically in a side view. The flying object 1 according to the invention hovers over a meadow 100, also shown schematically, in which a living being 110 lies.
[0041] Das Flugobjekt 1 ist beispielsweise als Quatrokopter ausgebildet. An einem gemeinsamen Gehäuse 3 sind eine Thermalkamera 5, eine zweite Kamera 7 und eine dritte Kamera 9 angeordnet. Die optischen Achsen 11 der Kameras 3, 5, 7 sind parallel angeordnet.The flying object 1 is designed, for example, as a quatrocopter. A thermal camera 5, a second camera 7 and a third camera 9 are arranged on a common housing 3. The optical axes 11 of the cameras 3, 5, 7 are arranged in parallel.
[0042] Die Thermalkamera 5 dient zur Aufnahme von Infrarotthermalbildern, die zweite Kamera 7 zur Aufnahme von Bildern im sichtbaren Spektrum und die Kamera 9 zur Aufnahme von Bildern im nahen Infrarotbereich.The thermal camera 5 is used to record infrared thermal images, the second camera 7 to record images in the visible spectrum and the camera 9 to record images in the near infrared range.
[0043] Die Thermalkamera 5 hat einen Blickwinkel a, der beispielsweise maximal 35° betragen kann. Es hat sich herausgestellt, dass üblicherweise Wiesen vor der Mahd eine Höhe von ca. 1 m besitzen. In den Wiesen 100 liegende Lebewesen 110, wie beispielsweise Rehkitze oder andere Wildtiere, besitzen üblicherweise einen Durchmesser D von 30 cm. Wie in der Figur dargestellt, wird durch den gewählten Blickwinkel α gerade noch sichergestellt, dass bei der Aufnahme eines Bildes mit der Thermalkamera 5 das Lebewesen 110 aufgenommen wird, ohne dass benachbarte Grashalme 102 das Lebewesen 110 verdecken.The thermal camera 5 has a viewing angle a, which can be, for example, a maximum of 35 °. It has been found that meadows before the mowing usually have a height of approx. 1 m. Living beings 110 lying in the meadows 100, such as roe deer or other wild animals, usually have a diameter D of 30 cm. As shown in the figure, the selected viewing angle α just ensures that the living being 110 is recorded when taking a picture with the thermal camera 5, without neighboring blades of grass 102 covering the living being 110.
[0044] Mit dem Flugobjekt 1 lässt sich das im Folgenden beschriebene erfindungsgemässe Verfahren in besonders vorteilhafter Weise durchführen.The method according to the invention described below can be carried out in a particularly advantageous manner with the flying object 1.
[0045] Das Flugobjekt 1 fliegt zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, beispielsweise kurz vor der Mahd, über die abzumähende Wiese 100 und somit übereinen Untersuchungsbereich. Dabei werden kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitabständen mit der Thermalkamera 5, der zweiten Kamera 7 und der dritten Kamera 9 Bildersets aufgenommen, die mindestens aus einem ersten Bild, das ein Infrarotthermalbild ist, einem zweiten Bild, das ein Bild im sichtbaren Wellenlängenbereich ist, und einem dritten Bild, das im nahen Infrarotbereich aufgenommen wird, bestehen.The flying object 1 flies at a predetermined point in time, for example shortly before the mowing, over the meadow 100 to be mowed and thus over an examination area. Thereby, continuously or at predetermined time intervals with the thermal camera 5, the second camera 7 and the third camera 9 image sets are recorded, which consist of at least a first image, which is an infrared thermal image, a second image, which is an image in the visible wavelength range, and one third image that is recorded in the near infrared range.
[0046] Das zweite Bild wird überbelichtet aufgenommen. In dem zweiten Bild werden in dem Untersuchungsbereich Lichtund Schattenbereiche ermittelt. Aufgrund der Überbelichtung ist der Kontrast in dem Schattenbereich besonders hoch, sodass die charakteristischen Bereiche, die im ersten Bild aufgefunden worden sind, in dem zweiten Bild verifiziert werden können und als mögliche Lebewesen identifiziert werden. In dem dritten Bild können beispielsweise Form oder Farben der Bereiche des Untersuchungsbereiches überprüft werden, die den charakteristischen Bereichen des ersten Bildes entsprechen. Ferner können das aufgenommene zweite und dritte Bild ausgewertet werden, um daraus auf die vitale Vegetation zu schliessen. Die ermittelte vitale Vegetation im Untersuchungsbereich wird aus dem ersten Bild entfernt und danach wird das um die vitale Vegetation korrigierte erste Bild ausgewertet und es werden charakteristische Bereiche als mögliche Lebewesen identifiziert, indem die Verifizierung der charakteristischen Bereiche mittels des zweiten Bilds erfolgt.The second image is taken overexposed. In the second image, light and shadow areas are determined in the examination area. Due to the overexposure, the contrast in the shadow area is particularly high, so that the characteristic areas found in the first image can be verified in the second image and identified as possible living beings. In the third image, for example, the shape or colors of the areas of the examination area that correspond to the characteristic areas of the first image can be checked. Furthermore, the recorded second and third image can be evaluated in order to infer the vital vegetation. The determined vital vegetation in the examination area is removed from the first image and then the vital image corrected for the vital vegetation is evaluated and characteristic areas are identified as possible living beings by verifying the characteristic areas by means of the second image.
[0047] Die zweite Kamera 7 und die dritte Kamera 9 können beispielsweise einen CMOS- oder CCD-Chip aufweisen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die zweite Kamera 7 einen CMOS- oder CCD-Chip aufweist, bei dem das Bayermosaik um einen Kanal für den nahen Infrarotbereich erweitert ist.[0047] The second camera 7 and the third camera 9 can have a CMOS or CCD chip, for example. It can be provided that the second camera 7 has a CMOS or CCD chip in which the Bavarian mosaic is expanded by a channel for the near infrared range.
[0048] Bei der Auswertung der ersten, zweiten und dritten Bilder gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren werden die aufgenommenen Bilder überlagert, wobei ein Abgleich der Bilder, beispielsweise eine traversale Verschiebung, die aufgrund der Anordnung der Kameras nebeneinander vorliegt, auf Pixelebene erfolgen kann.When evaluating the first, second and third images in accordance with the method according to the invention, the captured images are superimposed, wherein the images can be compared, for example a traversal shift, which is present next to one another due to the arrangement of the cameras, at the pixel level.
[0049] Das Flugobjekt 1 kann beispielsweise ferngesteuert sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das Flugobjekt 1 eine selbstständige Steuerung aufweist, die eine vorgegebene Flugroute enthält. Eine Positionsbestimmung kann beispielsweise über Satellitennavigation erfolgen, wobei das Flugobjekt 1 dann einen Satellitenempfänger aufweist.[0049] The flying object 1 can, for example, be remotely controlled. Of course, it is also possible for the flying object 1 to have an independent control which contains a predetermined flight route. A position can be determined, for example, via satellite navigation, in which case the flying object 1 then has a satellite receiver.
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