-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speicherung eines IR-Messdatenstroms auf einem mobilen, nichtflüchtigen Datenträger, wobei der IR-Messdatenstrom mit einer IR-Sensorfeldanordnung erzeugt wird, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
-
Die Erfindung betrifft weiter eine Wärmebildkamera mit einer IR-Sensorfeldanordnung zur Erzeugung eines IR-Messdatenstroms, und einer Schreib-Lese-Einrichtung zum Beschreiben eines mobilen, nichtflüchtigen Datenträgers.
-
Es ist bekannt, die IR-Bilder zu einem IR-Messdatenstrom als unkomprimierte Bilder mit Zusatzinformationen als Dateien zu speichern. Sollen diese Dateien in Echtzeit gespeichert werden, so sind die verfügbaren mobilen Datenträger zu langsam, und es ist üblich geworden, die Daten über eine Datenverbindung (Firewire oder dergleichen) an einen PC zu senden und dort weiterzuverarbeiten. Dies erschwert den Einsatz von mobilen Wärmebildkameras. Wird dagegen aus dem IR-Messdatenstrom mit einem Kompressionsverfahren ein mit einer Standardabspielanwendung abspielbarer Videodatenstrom abgeleitet, so gehen durch den Datenverlust bei der Kompression wichtige Informationen verloren, wodurch eine nachträgliche Inspektion anhand des Videodatenstroms keine verlässlichen Aussagen liefern kann.
-
Sollen daher ausgedehnte Körper oder Flächen mit hohem Detailgrad inspiziert werden, so werden zur nachträglichen Inspektion Einzelaufnahmen erstellt, die sich leicht speichern lassen. Die Auswertung der Einzelaufnahmen ist zeitaufwendig.
-
Aus der
US 2004/0 196 372 A1 ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei welchem zusätzlich zu einem Videodatenstrom weitere Daten, wie Kalibrierungskonstanten und Aufnahmen von Hintergrundstrahlung von Temperatursensoren in der Kamera, in Datencontainern gesammelt werden.
-
Aus der
DE 601 22 153 T2 ist ein System zum Abbilden und Überwachen in unterschiedlichen Wellenlängenregionen, umfassend mindestens zwei Videoaufzeichnungsmittel, bekannt, wobei Verarbeitungsmittel zum Vornehmen beliebigen Mischens und/oder Austausches zwischen den Aufzeichnungen der Aufzeichnungsmittel und/oder Zusatz von Information von einer Pixelanordnung zu einer anderen in beliebigen Bereichen der Abbildung, die gemäß bestimmter Bedingungen auf einer Anzeige gezeigt wird, ausgebildet sind.
-
Aus der
US 6 393 056 B1 ist eine Kompression von Information von einem Detektor als Funktion von Information von einem anderen Detektor bekannt, wobei ein mit dem ersten Bild-Detektor aufgenommenes erstes Bild unter Verwendung eines Bild-Schwellwertes verarbeitet wird, um eine Folge von Schwellwert-Bildern zu erzeugen, wobei der Bild-Schwellwert dynamisch als eine Funktion der Information eines zweiten Bildes angepasst wird und wobei die Schwellwert-Bilder verwendet werden, um eine komprimierte Information zu erzeugen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Rekonstruktion von Temperaturwerten aus dem Videodatenstrom zu verbessern.
-
Erfindungsgemäß sind zur Lösung der Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Insbesondere wird somit vorgeschlagen, dass aus dem IR-Messdatenstrom ein Videodatenstrom abgeleitet wird, dass der Videodatenstrom in einem Datencontainer auf dem mobilen, nichtflüchtigen Datenträger gespeichert wird, dass aus dem IR-Messdatenstrom ein Temperaturdatenstrom abgeleitet wird, mit welchem aus dem Videodatenstrom Temperatur- oder Messwerte des IR-Messdatenstroms rekonstruierbar sind, und dass der Temperaturdatenstrom in dem Datencontainer auf dem mobilen, nichtflüchtigen Datenträger gespeichert wird, wobei durch den Datencontainer eine aus dem IR-Messdatenstrom als gemeinsame Datenquelle gegebene zeitliche Zuordnung von Videodatenstrom und Temperaturdatenstrom definiert wird. Durch die erfindungsgemäße Aufteilung des Informationsgehaltes des IR-Messdatenstroms in einen Videodatenstrom und einen Temperaturdatenstrom können die Anforderungen an den Videodatenstrom hinsichtlich der Rekonstruierbarkeit von Temperaturinformationen vermindert werden. Dies erlaubt, den Datenumfang des Videodatenstroms so zu verringern, dass eine Speicherung auf mobilen, nichtflüchtigen Datenträgern in Echtzeit erfolgen kann. Somit wird eine Zwischenspeicherung eines IR-Messdatenstroms zur späteren Auswertung ohne PC ermöglicht, was den Einsatz von Wärmebildkameras bei derartigen Inspektionen erheblich vereinfacht.
-
Die IR-Sensorfeldanordnung weist eine gitterförmige Anordnung von Detektorelementen (bspw. Microbolometern) auf, welche zu Erzeugung des IR-Messdatenstroms ausgelesen werden. Der IR-Messdatenstrom umfasst daher eine Folge von unbearbeiteten oder vorverarbeiteten IR-Bildern.
-
Werden während einer nachträglichen Auswertung des während einer Inspektion aufgenommenen IR-Messdatenstroms zu dem Videodatenstrom Temperaturinformationen benötigt, so können diese aus dem ebenfalls abgespeicherten Temperaturdatenstrom rekonstruiert werden.
-
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass mit einer VIS-Kamera ein VIS-Videodatenstrom erzeugt wird, welcher in dem Datencontainer auf dem mobilen, nichtflüchtigen Datenträger vorzugsweise komprimiert derart gespeichert wird, dass die zeitliche Synchronisierung von IR-Messdatenstrom und VIS-Videodatenstrom erhalten wird. Hierdurch kann die Interpretation des in dem Videodatenstrom gespeicherten Informationsgehaltes erleichtert werden, da mit der VIS-Kamera aufgenommene Szenen und Objekte leichter identifiziert werden können, als mit einer IR-Sensorfeldanordnung aufgenommene Szene und Objekte. Benutzt man Kompressionsverfahren für den VIS-Videodatenstrom, so kann der Speicherplatz und die verfügbare Bandbreite des Datenträgers besonders effektiv genutzt werden.
-
Hierbei kann vorgesehen sein, dass der IR-Messdatenstrom und der VIS-Bilddatenstrom zu dem Videodatenstrom kombiniert werden. Zur Kombination können die Datenströme in einem vorgegeben Mischverhältnis (alpha-Wert) überlagert werden.
-
Es kann vorgesehen sein, dass der IR-Messdatenstrom zur Ableitung des Videodatenstroms komprimiert wird. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass bei der Ableitung des Videodatenstroms Videokompressionsverfahren (z. B. MPEG 1, 2, 4 etc.), die auf visuell wahrnehmbare Effekte optimiert sind, verwendet werden können. Insbesondere kann mit der Erfindung jede im Videodatenstrom nicht für die Wahrnehmung als störend empfundene Datenkompression zugelassen werden.
-
Es kann vorgesehen sein, dass als Temperaturdatenstrom eine Abweichung des Videodatenstroms von dem IR-Messdatenstrom bestimmt und gespeichert wird. Somit können die Daten des Videodatenstroms als Schätzwerte für absolute Temperaturwerte verwendet werden, die bei Bedarf um die im Temperaturdatenstrom als Datenpakete hinterlegten Differenzen korrigiert werden können. Sind die Anforderungen an die Genauigkeit der Rekonstruktion nicht allzu hoch, so kann es ausreichen, die Abweichungen nur in vorgegebenen Zeitintervallen, welche länger als die durch die Bildrate vorgegebenen Zeitabstände sind, zu bestimmen.
-
Beispielsweise können die Differenzen zwischen Schätzwerten und zugehörigen Temperaturwerten wortlängenkodiert und dadurch komprimiert werden, bevor sie als Datenpakete im Datencontainer gespeichert werden.
-
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass als Temperaturdatenstrom eine Zuordnung von Datenpunkten des Videodatenstroms zu Temperaturwerten des IR-Messdatenstroms bestimmt und gespeichert wird. Von Vorteil ist dabei, dass die zugehörigen Temperaturwerte direkt ohne weitere Verrechnung verfügbar sind. Auch hier kann die Bestimmung gegebenenfalls in vorgegebenen Zeitintervallen erfolgen.
-
Günstig ist es, wenn der Temperaturdatenstrom komprimiert gespeichert wird. Hierdurch kann der verfügbare Speicherplatz noch besser ausgenutzt werden.
-
Es kann vorgesehen sein, dass mit einer Tonaufnahmeeinheit ein Tondatenstrom aufgenommen wird und dass der Tondatenstrom vorzugsweise komprimiert derart gespeichert wird, dass die zeitliche Synchronisierung von IR-Messdatenstrom und Tondatenstrom erhalten wird. Auch der Tondatenstrom wird somit in Datenpakete verpackt und im Datencontainer gespeichert. Die Kombination des Videodatenstroms mit einem Tondatenstrom ermöglicht es, während der Aufnahme des IR-Messdatenstroms gesprochene Kommentare aufzunehmen, was die nachträgliche (offline durchgeführte) Auswertung nochmals erheblich erleichtert. Es kann auf diese Weise sogar von aufgenommenen Geräuschen z. B. von Maschinen auf Defekte geschlossen werden, die sich dann auch im Videodatenstrom orten und genauer untersuchen lassen. Diese Möglichkeiten lassen sich durch zusätzliche Verwendung eines VIS-Videodatenstroms weiter steigern.
-
Hierbei kann vorgesehen sein, dass die von der Tonaufnahmeeinheit eingehenden Daten zunächst komprimiert werden, bevor sie in Datenpakete verpackt und im Datencontainer integriert gespeichert werden.
-
Die Synchronisierung ist unerlässlich, um sicherzustellen, dass beispielsweise ein Audiokommentar oder ein Geräusch zu einer Videoszene gehört.
-
Zur Entlastung der Datenverarbeitungseinheit der Wärmebildkamera kann vorgesehen sein, dass in dem Datencontainer Korrekturdaten gespeichert werden, mit denen aus dem IR-Messdatenstrom korrigierte, insbesondere absolute, Temperaturwerte berechenbar sind. Somit kann die Umwandlung der Rohdaten der IR-Sensorfeldanordnung mithilfe von Kennlinien und/oder eine Korrektur von mit der IR-Sensorfeldanordnung gewonnen Daten, insbesondere Temperaturdriftkompensationen u. dgl., in einem PC nachträglich erfolgen. Hierbei reicht es aus, wenn die Korrekturdaten, insbesondere Kennlinien oder Korrekturtabellen, nur einmal in dem Datencontainer hinterlegt werden.
-
Es kann vorgesehen sein, dass der Videodatenstrom aus dem IR-Messdatenstrom abgeleitete Graustufenbilder aufweist und dass in dem Datencontainer eine Falschfarbenskala gespeichert wird. Somit können die Daten des IR-Messdatenstroms als helligkeitskodierte Wert gespeichert werden, wobei der Videodatenstrom im Datencontainer später trotzdem in der ursprünglich verwendeten Farbpalette dargestellt werden kann.
-
Um ein Abspielen des Videodatenstroms mit einem Standard-Abspielprogramm auf einem mit einem Standard-Betriebssystem ausgerüsteten PC zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass als Datencontainer ein Standardcontainer verwendet wird. Besonders günstig ist es dabei, wenn der Videodatenstrom in einem Standardformat gespeichert wird. Beispielsweise kann die Speicherung im MPEG- oder im AVI-Format erfolgen.
-
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Videodatenstrom in Echtzeit in dem Datencontainer gespeichert wird.
-
Es kann zusätzlich vorgesehen sein, dass für eine Auswertung relevante Zusatzdaten mit in den Datencontainer gespeichert werden.
-
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass Videodaten des Videodatenstroms vor dem Verpacken in Datenpakete des Datencontainers mit für eine Auswertung wichtigen Zusatzinformationen ergänzt und/oder überschrieben werden.
-
Die Synchronisation des Tondatenstroms mit dem Videodatenstrom kann mit Hilfe von Zeit-Codes erfolgen.
-
Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Wärmebildkamera der eingangs genannten Art vorgesehen, dass eine Datenverarbeitungseinheit ausgebildet ist, welche zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
-
Hierzu kann die Wärmebildkamera eine VIS-Kamera und/oder eine Tonaufnahmeeinheit aufweisen.
-
Besonders günstig ist es, wenn die Wärmebildkamera als tragbares Gerät, insbesondere als Handgerät, ausgebildet ist.
-
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, ist aber nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination einzelner oder mehrerer Merkmale der Ansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen des Ausführungsbeispiels.
-
Es zeigt in teilweise schematisierter Darstellung:
-
1 eine erfindungsgemäße Wärmebildkamera in einer Ansicht von vorn,
-
2 die Wärmebildkamera gemäß 1 in einer Ansicht von hinten,
-
3 ein Blockschaltbild von Komponenten der Wärmebildkamera gemäß 1, die bei der Erfindung zusammenwirken, und
-
4 einen erfindungsgemäßen Datencontainer.
-
1 und 2 zeigen eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Wärmebildkamera, welche eine hinter einer IR-Optik 2 angeordnete, nicht weiter ersichtliche IR-Sensorfeldanordnung 3 aufweist.
-
3 zeigt schematisch die IR-Sensorfeldanordnung 3, welche in an sich bekannter Weise ein Feld von gitterförmig angeordneten Detektorelementen aufweist.
-
Diese Detektorelemente werden ausgelesen, und es wird ein IR-Messdatenstrom 4 erzeugt, welcher einer in der Wärmebildkamera 1 angeordneten Datenverarbeitungseinheit 5 zugeführt wird. Hierbei kann die Datenverarbeitungseinheit 5 einen Prozessor und/oder eine konfigurierbare Logik (zum Beispiel FPGA) umfassen.
-
Die Datenverarbeitungseinheit 5 ist durch Programmierung so eingerichtet, dass aus dem eingehenden IR-Messdatenstrom 4 – beispielsweise durch geeignete Datenkompression – ein Videodatenstrom 6 abgeleitet wird.
-
Der somit erzeugte Videodatenstrom 6 wird einer in 1 angedeuteten Schreib-Lese-Einrichtung 7 zugeführt, mit welcher der Videodatenstrom 6 in einen Datencontainer 8 auf einem mobilen, nicht-flüchtigen Datenträger 9, beispielsweise einer Speicherkarte (SD-Card oder dergleichen) oder einer Festplatte, gespeichert wird.
-
In der Datenverarbeitungseinheit 5 wird weiter auf dem IR-Messdatenstrom 4 ein Temperaturdatenstrom 10 abgeleitet, der die notwendigen Daten enthält, um aus dem Videodatenstrom 6 die in dem ursprünglichen IR-Messdatenstrom 4 enthaltene Temperatur-Information vollständig oder zumindest teilweise zu rekonstruieren.
-
Hierzu werden in dem Temperaturdatenstrom 10 in regelmäßigen Zeitintervallen Temperaturwerte gespeichert, welche der jeweils aktuellen Temperatur von Bildpunkten oder Bildobjekten entsprechen, die in dem Videodatenstrom 6 dargestellt sind.
-
Videodatenstrom 6 und Temperaturdatenstrom 10 werden in der Datenverarbeitungseinheit 5 zeitlich parallel aus dem IR-Messdatenstrom 4 abgeleitet.
-
Der Temperaturdatenstrom 10 wird ebenfalls der Schreibe-Lese-Einrichtung 7 zugeführt und mit dieser in den Datencontainer 8 auf dem Datenträger 9 gespeichert.
-
Der in 4 schematisch gezeigte Datencontainer 8 weist eine Mehrzahl von Objekten 11 auf, in denen die Daten der Datenströme 6, 10 hinterlegt werden können.
-
So wird der Videodatenstrom 6 in einem Objekt 11 des Datencontainers 8 hinterlegt, während der Temperaturdatenstrom 10 in einem anderen Objekt 11 gespeichert wird.
-
Durch die Gruppierung der Objekte 11 in dem Datencontainer 8 wird die zeitliche Zuordnung von Videodatenstrom 6 und Temperaturdatenstrom 10, welche sich aus der Verwendung des IR-Messdatenstroms 4 als gemeinsame Datenquelle ergibt, erhalten.
-
Bei einem späteren Auslesen des Datenträgers 9 können somit die Daten des Temperaturdatenstroms 10 auf einfache Weise den Daten des Videodatenstroms 6 so zugeordnet werden, dass der IR-Messdatenstrom 4 zumindest näherungsweise oder sogar vollständig rekonstruiert werden kann.
-
Im Ausführungsbeispiel ist der Datencontainer 8 im MPEG- oder AVI-Format eingerichtet, bei weiteren Ausführungsbeispielen können jedoch auch andere Datenformate Anwendung finden.
-
Die Wärmebildkamera 1 weist weiter eine VIS-Kamera 12 auf, mit welcher zeitlich synchron zu dem IR-Messdatenstrom 4 ein im sichtbaren Spektralbereich aufgenommener VIS-Videodatenstrom erzeugt wird, welcher analog zu dem IR-Messdatenstrom 4 der Datenverarbeitungseinheit 5 zugeführt wird.
-
In der Datenverarbeitungseinheit 5 wird dieser VIS-Videodatenstrom mit dem IR-Messdatenstrom 4 so verarbeitet, dass der Videodatenstrom 6 eine bildliche Überlagerung von VIS-Bildern und IR-Bildern aufweist.
-
Somit enthält der Datencontainer 8 in dem Videodatenstrom 6 auch die mit der VIS-Kamera 12 aufgenommenen Informationen des VIS-Videodatenstroms.
-
An der Wärmebildkamera 1 ist ferner eine nicht weiter ersichtliche Tonaufnahmeeinheit mit einem Mikrofon ausgebildet, mit welcher ein Tondatenstrom 13 aufgenommen werden kann.
-
Dieser Tondatenstrom 13 wird in der Datenverarbeitungseinheit 5 vorverarbeitet und anschließend ebenfalls in dem Datencontainer 8 in einem Objekt 11 auf dem Datenträger 9 gespeichert. Die Datenstruktur des Datencontainers 8 erlaubt die zeitliche Zuordnung von Inhalten des Tondatenstroms 13 zu Inhalten des Videodatenstroms 6.
-
Der Datencontainer 8 kann weitere Objekte für weitere Datenströme 14 aufweisen, in welchen beispielsweise Korrekturdaten gespeichert werden, mit denen aus dem rekonstruierten IR-Messdatenstrom 4 korrigierte Temperaturwerte berechenbar sind. Diese Korrekturdaten können beispielsweise Kennlinien der Detektorelemente enthalten. Ferner können die Korrekturdaten auch Falschfarbenskalen zur Umrechnung von gespeicherten Graustufenbildern in Farbbilder mit Falschfarbedarstellung enthalten.
-
Die in 3 gezeigte Datenverarbeitung erfolgt in Echtzeit während des Betriebs der Wärmebildkamera 1, so dass in der Datenverarbeitungseinheit 5 keine größeren Datenmengen zwischengespeichert werden müssen.
-
Während der Datenverarbeitung können die Datenströme 4, 6 und/oder 10 an einer Anzeigeeinheit 15, beispielsweise einem Display oder dergleichen, ebenfalls in Echtzeit angezeigt werden.
-
Die Wärmebildkamera 1 ist in an sich bekannter Weise als tragbares Handgerät ausgebildet, wobei die Energieversorgung in einen Griff 16 oder in ein anderes Bauteil der Wärmebildkamera 1 integriert sein kann.
-
Bei der Wärmebildkamera 1 ist vorgesehen, aus einem mit einer IR-Sensorfeldanordnung 3 erzeugten IR-Messdatenstrom 4 in einer Datenverarbeitungseinheit 5 der Wärmebildkamera 1 einen Videodatenstrom 6 und einen Temperaturdatenstrom 10 abzuleiten, wobei mit dem Temperaturdatenstrom 10 aus dem Videodatenstrom 6 die Daten des IR-Messdatenstroms 4 konstruierbar sind, und den Videodatenstrom 6 und den Temperaturdatenstrom 10 in Objekten 11 eines gemeinsamen Datencontainers 8 auf einem mobilen, nichtflüchtigen Datenträger 9 in Echtzeit zu speichern.
