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Die Erfindung betrifft ein Kamerasystem mit einem Gehäuse, wenigstens einer in dem Gehäuse angeordneten Beobachtungskamera und wenigstens einem Sichtfenster in dem Gehäuse für ein Sehfeld der wenigstens einen Beobachtungskamera. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Vermeidung und/oder Entfernung von Sichtbeeinträchtigungen im Bereich des Sichtfensters eines derartigen Kamerasystems.
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Kamerasysteme können zur visuellen oder automatisierten Beobachtung von Objektszenen eingesetzt werden, wobei störende Einflüsse im optischen Strahlengang vermieden werden sollten, um eine fehlerfreie Erfassung der Objekte zu erzielen. Zur optischen Abbildung der Objektszene wird im Regelfall ein optisches Abbildungssystem verwendet. Falls sich beispielsweise Partikel oder auch größere Gegenstände in dem optischen Strahlengang befinden, kommt es zunächst zu einer Vignettierung, d. h. zu einer Teilabschattung, des optischen Wellenfeldes. Teilabschattungen können sich ganz unterschiedlich auf das Kamerabild auswirken, wobei insbesondere auch die Position der die Vignettierung verursachenden Gegenstände entlang der optischen Achse eine wesentliche Rolle spielt. Bei einer optischen Abbildung wird im Allgemeinen angestrebt, die zu beobachtende Objektszene möglichst scharf auf dem photoempfindlichen Detektor der Kamera abzubilden. Die Objektebene und die Kameraebene bilden somit die sogenannten optisch konjugierten Ebenen. Befindet sich nun ein Partikel oder auch ein größerer Gegenstand in einer dieser beiden Ebenen, so kann sich auf dem Kamerabild eine Vignettierung mit einer weitgehend scharfen Randkurve ergeben. Dies gilt auch näherungsweise für Objekte, die sich im Schärfetiefenbereich des optischen Abbildungsstrahlengangs befinden. Liegt der vignettierende Gegenstand außerhalb des Schärfetiefenbereichs des optischen Abbildungssystems, so tritt eine Vignettierung mit einer unscharfen Randkurve in der Kameraebene auf.
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Bei einem optischen Abbildungssystem weist auch die Pupillenebene eine für die optische Abbildung entscheidende Funktion und Bedeutung auf. Die mathematische Beziehung für das optische Wellenfeld beim Wechsel zwischen der Objektebene bzw. der Kameraebene auf der einen Seite und der Pupillenebene auf der anderen Seite entspricht vielmehr einer Fourier-Transformation. Befinden sich somit vignettierende Objekte in der Pupillenebene eines optischen Abbildungssystem, so kann durch Anwendung der Fourier-Transformation auf deren Auswirkungen auf das Kamerabild geschlossen werden. Eine näherungsweise punktförmige Abschattung in der Pupillenebene führt deshalb gemäß dieses mathematischen Zusammenhangs zu einer weitgehend homogenen Intensitätsreduzierung in der Kameraebene und umgekehrt. Die Intensitätsreduzierung in der Kameraebene, die bei dieser Teilabschattung der Pupille auftritt, wirkt sich auf das ganze optische Messfeld und damit auf alle Messpunkte aus. Das Objekt in der Pupillenebene wird dabei in der Kameraebene nicht scharf abgebildet und kann zunächst auch nicht mehr als ein störendes Fremdobjekt im optischen Strahlengang erkannt werden. Neben der Änderung der Intensität in der Kameraebene kann es durch eine Teilabschattung in der Pupillenebene auch noch zu weiteren Verlusten der Abbildungsleistung, wie beispielsweise der Verschlechterung der Punktbildfunktion kommen. Neben der Vignettierung durch störende Objekte im optischen Strahlengang, kann zudem z. B. auch Streulicht in den optischen Strahlengang eingekoppelt werden und die optische Abbildung negativ beeinflussen.
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Aufgrund der Umgebungseinflüsse, denen ein optisches Abbildungssystem mit Kamera ausgesetzt ist, können die genannten Einflüsse in der Regel kaum vermieden werden. Unter rauen Umgebungsbedingungen, wie sie z. B. bei einem ganzjährigen Betrieb des Kamera- und Abbildungssystems gegeben sind, kann eine Behausung mit einem Sichtfenster vorteilhaft sein. Dabei ist es sinnvoll, das Sichtfenster in die Nähe der Pupillenebene des optischen Abbildungssystems zu positionieren, denn gegebenenfalls auftretende störende Fremdobjekte in der Nähe der Pupillenebene werden nicht mit einer scharfen Randkurve in die Kameraebene abgebildet und führen in der Regel nur zu einer weitgehend homogenen Intensitätsänderung im Bild.
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Als Umgebungseinflüsse sind insbesondere Regen, Schnee, Eis, Staubpartikel und größere Verschmutzungen zu nennen. Je nach den thermodynamischen Bedingungen, wie sie z. B. auch bei einem vergleichsweise schnellen Temperaturwechsel auftreten können, kann es gegebenenfalls zu einem Tröpfchenbeschlag an der Innenseite oder der Außenseite des Sichtfensters kommen.
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Die Auswirkungen der Umgebungseinflüsse können Sichteinschränkungen, eine optische Abbildung mit starken Aberrationen und auch ein totaler Bildausfall sein.
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Oftmals werden diese Auswirkungen auf das Kamerabild auch toleriert, wie z. B. bei Web-Cams, da dadurch gleichzeitig auch noch eine Abschätzung über die aktuellen Wetterverhältnisse möglich ist. Durch einfache Methoden, wie z. B. eine Beheizung des Sichtfensters ist es unter Umständen möglich, verbesserte optische Abbildungsbedingungen unter rauen Umgebungseinflüssen zu schaffen. Gegebenfalls wird es jedoch nötig sein, das Sichtfenster von Zeit zu Zeit manuell zu reinigen.
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Die Verschmutzungen sollten also weitgehend vermieden werden und gegebenenfalls sind auch geeignete Gegenmaßnahmen zu treffen, falls dennoch eine Verschmutzung des Sichtfensters eingetreten ist. Für eine gezielte Auswahl von Gegenmaßnahmen müssen auch z. B. die Art, die Größe und die Verteilung der Verschmutzung bekannt sein. Eine ständige visuelle Überwachung und Beurteilung des Kamerabildes oder des Kamera- und Abbildungssystems selbst durch einen Bediener ist dabei aus Kostengründen nur wenig sinnvoll.
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Kamerasysteme können neben der reinen Beobachtung auch dazu eingesetzt werden, die Objektszene automatisiert auszuwerten und auch Messgrößen, wie z. B. Abstände und Geschwindigkeiten, zu bestimmen. Auch sicherheitsrelevante Anwendungen des Kamerasystems mit einer optischer Abbildung sind möglich. Werden Messgrößen abgeleitet, so sind bereits geringe Störungen als kritisch anzusehen. Darüber hinaus kann es auch gewünscht sein, ein derartiges System autark oder autonom oder eigenständig zu betreiben.
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Die
DE 10 2008 058 798 A1 betrifft eine Stereokameraeinrichtung mit wenigstens zwei justierten, zueinander in definiertem Abstand angeordneten und ausgerichteten Wärmebildkameras.
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Zwar können automatische Bildverarbeitungen eine Bewertung des Scheibenzustands übernehmen. Das Optikdesign von Kameraobjektiven ist jedoch in vielen praktisch vorkommenden Fällen so, dass sich die Pupillenlage wie vorstehend bereits erwähnt auf oder nahe des Sichtfensters bzw. der Ausblickscheibe befindet. Dies hat zur Folge, dass es mit der Beobachtungskamera nicht möglich ist, Strukturen im Bereich des Sichtfensters mit ausreichender Schärfe zu erkennen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kamerasystem der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches für längere Zeiträume autonom bzw. autark unter, insbesondere rauen, Umgebungsbedingungen, betrieben werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit dem Kamerasystem mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, dass insbesondere ein autonomer bzw. autarker Betrieb des Kamerasystems unter rauen Umgebungsbedingungen auch über einen längeren Zeitraum von beispielsweise einem Jahr ermöglicht wird. In vorteilhafter Weise kann eine Erfassung und/oder eine Klassifizierung von Verschmutzungen oder Sichtbeeinträchtigungen des Sichtfensters erfolgen und geeignete Gegenmaßnahmen getroffen werden.
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Das erfindungsgemäße Kamerasystem weist ein Gehäuse, wenigstens eine in dem Gehäuse angeordnete Beobachtungskamera, wenigstens ein Sichtfenster in dem Gehäuse für ein Sehfeld der wenigstens einen Beobachtungskamera und wenigstens eine Reinigungsanlage zur automatischen Vermeidung und/oder Entfernung von Sichtbeeinträchtigungen im Bereich des Sichtfensters auf. Die Reinigungsanlage soll mittels einer automatisierten Auswertung durch eine Bildverarbeitung von Kamerabildern des Sichtfensters hinsichtlich vorliegender Sichtbeeinträchtigungen derart steuerbar sein, dass die Auswahl der Reinigungsmethoden und deren zeitliche Abfolge auf der Basis einer Klassifizierung der Ergebnisse der automatisierten Auswertung gezielt vorgenommen werden kann.
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Das Sichtfenster des erfindungsgemäßen Kamerasystems kann in der Nähe der Pupillenebene angeordnet sein. Das Kamerasystem kann, insbesondere in diesem Fall, auch wenigstens eine zusätzliche Kamera zur Überwachung des wenigstens einen Sichtfensters vorsehen und die vorzugsweise digitale Bildverarbeitung kann zur automatisierten Auswertung die Kamerabilder wenigstens einer dieser zusätzlichen Kameras verwenden.
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Die Reinigungsanlage des Kamerasystems kann wenigstens eine Druckluftdüse zur Generierung eines Luftvorhangs aufweisen.
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Die Reinigungsanlage kann außerdem wenigstens eine Hochdruck-Waschdüse zur Reinigung wenigstens von Teilbereichen des Sichtfensters mit einem flüssigen Reinigungsmittel enthalten.
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Die Reinigungsanlage kann wenigstens einen motorisch angetriebenen Scheibenwischer zur Reinigung zumindest von Teilbereichen des Sichtfensters aufweisen.
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Weiterhin können zumindest Teilbereiche des Sichtfensters, insbesondere optisch nicht genutzte Teilbereiche des Sichtfensters, durch mindestens ein Heizelement beheizbar sein.
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Die Reinigungsanlage des Kamerasystem kann in einem festen Zeitintervall zur Grundreinigung des Sichtfensters eingesetzt werden.
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Zur Vermeidung und/oder Entfernung von Sichtbeeinträchtigungen im Bereich eines Sichtfensters eines Kamerasystems mit einer Reinigungsanlage können verfahrensgemäß die folgenden Reinigungsmethoden aufgrund der Ergebnisse der automatisierten Auswertung von Kameradaten des Sichtfensters gezielt vorgenommen werden:
- – bei einem Tröpfchenbeschlag auf einer Außenseite des Sichtfensters ein Wischen wenigstens von Teilbereichen der Außenseite des Sichtfensters mit dem Scheibenwischer;
- – bei einem länger anhaltenden Tröpfchenbeschlag auf der Außenseite des Sichtfensters ein Beheizen wenigstens von Teilbereichen des Sichtfensters mit den Heizelementen;
- – bei einem Tröpfchenbeschlag auf einer Innenseite des Sichtfensters ein Beheizen wenigstens von Teilbereichen des Sichtfensters mit den Heizelementen;
- – bei einer Vereisung der Außenseite des Sichtfensters in Intervallen ein Beheizen wenigstens von Teilbereichen des Sichtfensters mit den Heizelementen, ein Waschen wenigstens von Teilbereichen des Sichtfensters unter Nutzung der Hochdruck-Waschdüse und ein Wischen wenigstens von Teilbereichen des Sichtfensters mit dem Scheibenwischer;
- – bei einer Verschmutzung der Außenseite des Sichtfensters mit Wassertropfen ein Wischen wenigstens von Teilbereichen des Sichtfensters mit dem Scheibenwischer;
- – bei einer länger anhaltenden Verschmutzung der Außenseite des Sichtfensters mit Wassertropfen ein Erzeugen eines Druckluftvorhangs, insbesondere bis ein zusätzlich vorhandener Niederschlagssensor des Kamerasystems keinen Niederschlag mehr erfasst, und Wischen wenigstens von Teilbereichen des Sichtfensters mit dem Scheibenwischer nach Bedarf; und
- – bei einer geringen oder starken Verschmutzung der Außenseite des Sichtfensters ein Waschen wenigstens von Teilbereichen des Sichtfensters unter Nutzung der Hochdruck-Waschdüse und Wischen wenigstens von Teilbereichen des Sichtfensters mit dem Scheibenwischer.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Teils eines Stereokamerasystems mit einer zusätzlichen Abbildungskamera, einer Reinigungsanlage, Sensoren und einer Steuerung; und
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2 eine schematische Darstellung des Stereokamerasystems.
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In 1 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines Stereokamerasystems 1 als erfindungsgemäßes Kamerasystem gezeigt. Das Stereokamerasystem 1 kann dazu eingesetzt werden, um z. B. Abstands- und Geschwindigkeitsparameter von Gegenständen in der Objektszene zu bestimmen. Der dargestellte Teil des Stereokamerasystems 1 weist zwei übereinander angeordnete Wärmebildkameras 2, 2' als Beobachtungskameras auf, die sich in einem Gehäuse 3 mit Sichtfenstern 4 befinden, die durch die sogenannte Basis örtlich von zwei weiteren in 2 gezeigten Wärmebildkameras 2, 2' getrennt sind, die im wesentlichen jedoch dieselbe Objektszene beobachten, welche in der schematischen Darstellung nicht näher gezeigt ist. Das Sichtfenster 4 befindet sich in der Nähe der Pupillenebenen der beiden Wärmebildkameras 2, 2'. Wird das gezeigte Stereokamerasystem 1 im Freien betrieben, werden sich verschiedenartige Verschmutzungen, wie z. B. auch Schnee, Regen, Eis und Schmutzpartikel, auf dem Sichtfenster 4 ablagern. Die Verschmutzungen auf dem Sichtfenster 4 werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einer optionalen zusätzlichen Abbildungskamera 5 (gestrichelt angedeutet) erfasst, wobei die Schärfeebene dieser Abbildungskamera 5 im Bereich des Sichtfensters 4 liegt. Dadurch können Objekte, die sich auf der Innenseite 4a oder der Außenseite 4b des Sichtfensters 4 befinden, nahezu scharf abgebildet werden.
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Eine Ausführung bei der auch eine Doppel- oder Mehrfachverglasung des Sichtfensters 4 eingesetzt wird, ist ebenfalls möglich. Das Material des Sichtfensters 4 richtet sich in der Regel auch nach dem Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung, die mit der Kamera erfasst werden soll. Bei dem Einsatz der Wärmebildkamera 2, 2' zur Beobachtung im Infrarotbereich werden Materialien verwendet, die in diesem Wellenlängebereich transparent sind. Die optisch genutzten Oberflächen müssen für alle relevanten Wellenlängen entspiegelt sein. Als Abbildungskamera 5 kann z. B. eine CCD-Flächenkamera verwendet werden (insbesondere mit einem kurzbrennweitigen Objektiv und ausreichendem Sehfeld), die das sichtbare Wellenlängenspektrum gut erfassen kann. Um dann auch noch die Außenseite 4b des Sichtfensters 4 mit dieser CCD-Kamera erfassen zu können, muss gegebenenfalls ein multispektrales Material (ZnS, ZnSe, Saphir, Spinell) für das Sichtfenster 4 ausgewählt werden. Bei einem Sichtfenster, welches nur im Infrarotbereich durchlässig ist, müsste auch die Abbildungskamera 5 im Infrarotbereich messen (bei einer Germaniumscheibe z. B. eine Mikrobolometerkamera; bei einer Siliziumscheibe z. B. eine SWIR-Kamera). Zur Auswertung des Kamerabildes der Abbildungskamera 5 können neben der visuellen Durchführung durch einen Bediener auch automatisierte digitale Bildverarbeitungsalgorithmen eingesetzt werden. Dazu können z. B. auch Algorithmen zur Kantendetektion zählen. Das Sichtfenster 4 kann zusätzlich auch noch durch Beleuchtungseinrichtungen 6, 6', die z. B. eine oder mehrere Leuchtdioden enthalten, beleuchtet werden, um auch bei Dunkelheit der Umgebung eine Erfassung von Verschmutzungen auf dem Sichtfenster 4 zu ermöglichen. Die Beleuchtungeinrichtung 6 ist dabei jeweils seitlich auf der Außenseite 4b des Sichtfensters 4 angeordnet, so dass von den Fremdobjekten auf dem Sichtfenster 4 im wesentlichen Streulicht in den optischen Strahlengang der Abbildungskamera 5 gelangt. Die Beleuchtungsart ist dabei mit einer Dunkelfeldbeleuchtung vergleichbar. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine weitere Beleuchtungseinrichtung 6' vorgesehen sein, welche in dem Gehäuse 3, beispielsweise im Bereich der Abbildungskamera 5 angeordnet ist und das Sichtfenster 4 von innen beleuchtet. Die Wärmebildkameras 2, 2' und die Abbildungskamera 5 sind mit einer zentralen elektronischen Steuerung 7 verbunden, die in eine übergeordnete Systemsteuerung 8 eingebunden ist. Die elektronische Steuerung 7 kann hier auch eine Klassifizierung der erfassten Verschmutzungen vornehmen. Bei der Klassifizierung kann z. B. auch unterschieden werden, ob es sich um Regen, Eis, Schnee oder Schmutzpartikel handelt. Weiterhin kann die elektronische Steuerung 7 auch deren Häufigkeit, deren Verteilung und Lage anhand von Kamerabildern der Abbildungskamera 5 bestimmen. Mittels geeigneter Klassifikatoren der digitalen Bildverarbeitung kann z. B. auch bei dem Auftreten von Eis und Tröpfchenbeschlag unterschieden werden, ob sich diese auf der Innenseite 4a oder der Außenseite 4b des Sichtfensters 4 befinden. Das Stereokamerasystem 1 verfügt in diesem Beispiel auch über mindestens einen Temperatursensor 9 sowie mindestens einen Niederschlagssensor 10, die ebenfalls mit der elektronischen Steuerung 7 verbunden sind. Der Temperatursensor 9 ist derart angeordnet, dass er die Temperatur des Sichtfensters 4 überwachen kann. Der Temperatursensor kann ebenfalls zur Temperaturregelung der Scheibe auf einen Wert oberhalb des Taupunktes eingesetzt werden, um ein Beschlagen oder Vereisen zu verhindern. Der Niederschlagssensor 10 kann zusammen mit der elektronischen Steuerung 7 auch Aussagen über die Intensität und die Dauer der Niederschläge treffen. Bei dem hier gezeigten Stereokamerasystem 1 sind weitere Funktionseinheiten vorhanden, die eine Verschmutzung des Sichtfensters 4 im Vorfeld vermeiden. Dazu kann ausgehend von einem Druckluftreservoir 11 Druckluft durch eine Düse 12 strömen. Ein dabei entstehender Druckluftvorhang 13 soll z. B. auch der Beregnung des Sichtfensters 4 entgegenwirken. Dadurch wird ein zu häufiges Betätigen des Scheibenwischers vermieden, wodurch die Bildaufnahme nicht öfter als unbedingt nötig gestört werden muss. Das Anbringen eines Daches ist in weiteren Ausführungsbeispielen auch denkbar. Der Druckluftvorhang 13 kann auch deutlich vor, d. h. beispielsweise 20 cm vor dem Sichtfenster 4 angeordnet sein. Die Betätigung des Ventils 14 an dem Druckluftreservoir 11 erfolgt hier ebenfalls durch die elektronische Steuerung 7. Tritt dennoch eine Sichteinschränkung auf, so kann es je nach Art und Ausprägung der Verschmutzung auf dem Sichtfenster 4 auch erforderlich sein, entsprechende weitere Gegenmaßnahmen einzuleiten. Die Auswahl der Gegenmaßnahmen soll sich insbesondere an den ausgewerteten Informationen der Sensoren 9 und 10 sowie der Kamerabilder der Abbildungskamera 5 orientieren und möglichst gezielt erfolgen. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind zusätzlich zu dem Luftvorhang 13 auch noch die Hochdruck-Waschdüsen 15 vorhanden, die an einen Behälter 16 angeschlossen sind, der eine Scheibenwaschflüssigkeit enthält. Auch hier erfolgt die Betätigung des Ventils 14 über die elektronische Steuerung 7. Weiterhin sind bei diesem Ausführungsbeispiel auch Heizelemente 17 an der Innenseite 4a des Sichtfensters 4 angebracht. Diese Heizelemente 17 können z. B. durch eine transparente elektrisch leitende Aufdampfschicht (ITO) gebildet werden oder außerhalb des optischen Strahlengangs der Wärmebildkameras 2, 2' also in optisch nicht genutzten Bereichen des Sichtfensters 4 angeordnet sein. Dadurch wird die teilweise Wärmeleitfähigkeit der IR-Materialien genutzt. Als Heizströme kommen Wechselstrom oder Gleichstrom in Betracht. Im visuellen Bereich kann die elektrisch leitende Aufdampfschicht auf der gesamten Innenseite angebraucht werden. Im Falle von IR-Material aus nicht-leitendem Substrat können auf den optisch nicht genutzten Zonen insbesondere auf der Innenseite 4a aufgeklebte Heizfolien, aufgedruckte, schmale Leiterbahnen aus Gold, die vorzugsweise um die optisch genutzte Zone herumlaufen bzw. in geringer Zahl auch durch diese Zone laufen können (bei schlecht wärmeleitenden Substratmaterialien), vorgesehen sein. Hierbei kann Gleichstrom als Heizstrom verwendet werden. Bei einem Halbleitersubstrat wie Germanium oder Silizium sind ebenfalls die vorstehend genannten Möglichkeiten denkbar. Außerdem kann Wechselstrom als Heizstrom eingesetzt werden, der direkt durch das Substrat fließt. Die Scheibe ist dann elektrisch isoliert eingebaut. In der schematischen Darstellung der 1 ist auch ein Scheibenwischer 18 mit einem Antrieb 19 gezeigt, wobei bei einer Bewegung der Wischblätter des Scheibenwischers 18 über das Sichtfenster 4 entsprechende Verschmutzungen entfernt werden sollen. Die gewählten Gegenmaßnahmen können auch kombiniert oder gezielt zeitlich hintereinander ausgeführt werden. Nach gewissen zeitlichen Intervallen kann auch mittels dieser Gegenmaßnahmen eine Grundreinigung des Sichtfensters 4 erzielt werden, um dadurch das Stereokamerasystem 1 möglichst lange ohne eine manuelle Wartung, d. h. autonom bzw. autark betreiben zu können.
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Eine alternative Ausführungsform kann gegebenenfalls auch ohne zusätzliche Abbildungskamera 5 ausgebildet sein, falls durch wenigstens eine Beobachtungskamera (vorliegend die Wärmebildkameras 2, 2') des hier gezeigten Stereokamerasystems 1 bereits eine Erfassung der Verschmutzung auf der Sichtscheibe 4 ausreichend möglich ist und auf Basis dieser Informationen geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.
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Eine Reinigungsanlage 20 des erfindungsgemäßen Stereokamerasystems 1 weist nun insbesondere die Komponenten Abbildungskamera 5, Beleuchtungseinrichtungen 6, 6', elektronische Steuerung 7, Temperatursensor 9, Niederschlagssensor 10, Druckluftreservoir 11, Düse 12, Druckluftvorhang 13, Ventil 14, Hochdruck-Waschdüsen 15, Behälter 16, Heizelemente 17, Scheibenwischer 18 und Antrieb 19 auf. Die Reinigungsanlage 20 ist mittels einer automatisierten Auswertung von Kamerabildern des Sichtfensters 4 hinsichtlich vorliegender Sichtbeeinträchtigungen derart steuerbar, dass die Auswahl der Reinigungsmethoden und deren zeitliche Abfolge auf der Basis einer Klassifizierung der Ergebnisse der automatisierten Auswertung gezielt vorgenommen wird.
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Auf der elektronischen Steuerung 7 kann nun ein Verfahren zur Vermeidung und/oder Entfernung von Sichtbeeinträchtigungen im Bereich eines Sichtfensters 4 des Stereokamerasystems 1 mit der Reinigungsanlage 20 ablaufen, wobei wenigstens eine der folgenden Reinigungsmethoden aufgrund der Ergebnisse der automatisierten Auswertung von Kameradaten des Sichtfensters 4 gezielt vorgenommen wird:
- – bei einem Tröpfchenbeschlag auf der Außenseite 4b des Sichtfensters 4 ein Wischen wenigstens von Teilbereichen der Außenseite 4b des Sichtfensters 4 mit dem Scheibenwischer 18;
- – bei einem länger anhaltenden Tröpfchenbeschlag auf der Außenseite 4b des Sichtfensters 4 ein Beheizen wenigstens von Teilbereichen des Sichtfensters 4 mit den Heizelementen 17;
- – bei einem Tröpfchenbeschlag auf der Innenseite 4a des Sichtfensters 4 ein Beheizen wenigstens von Teilbereichen des Sichtfensters 4 mit den Heizelementen 17;
- – bei einer Vereisung der Außenseite 4b des Sichtfensters 4 in Intervallen ein Beheizen von wenigstens Teilbereichen des Sichtfensters 4 mit den Heizelementen 17, ein Waschen wenigstens von Teilbereichen des Sichtfensters 4 unter Nutzung der Hochdruck-Waschdüse 15 und ein Wischen wenigstens von Teilbereichen des Sichtfensters 4 mit dem Scheibenwischer 18;
- – bei einer Verschmutzung der Außenseite 4b des Sichtfensters 4 mit Wassertropfen ein Wischen wenigstens von Teilbereichen des Sichtfensters 4 mit dem Scheibenwischer 18;
- – bei einer länger anhaltenden Verschmutzung der Außenseite 4b des Sichtfensters 4 mit Wassertropfen ein Erzeugen eines Druckluftvorhangs 13, insbesondere bis ein zusätzlich vorhandener Niederschlagssensor 10 des Stereokamerasystems 1 keinen Niederschlag mehr erfasst, und Wischen wenigstens von Teilbereichen des Sichtfensters 4 mit dem Scheibenwischer 18 nach Bedarf; und
- – bei einer geringen oder starken Verschmutzung (z. B. Vogeldreck) der Außenseite 4b des Sichtfensters 4 ein Waschen wenigstens von Teilbereichen des Sichtfensters 4 unter Nutzung der Hochdruck-Waschdüse 15 und Wischen wenigstens von Teilbereichen des Sichtfensters 4 mit dem Scheibenwischer 18.
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In 2 ist eine stark vereinfachte Draufsicht auf das gesamte Stereokamerasystem 1 einer nicht näher dargestellten Überwachungsvorrichtung für Start- und Landebahnen und/oder Flugkorridore von Flughäfen mit einer stereoskopischen Erfassung von sich nähernden Vögeln 22 oder Vogelschwärmen, wobei Parameter wie Flughöhe, Flugrichtung, Fluggeschwindigkeit und Art/Größe der Vögel 22 oder der Vogelschwärme ermittelbar sind, dargestellt. Eines oder mehrere derartiger Stereokamerasysteme 1 sind im Bereich der Start- und Landebahnen und/oder der Flugkorridore angeordnet und weisen zueinander in definiertem und angepasstem Abstand angeordnete während der Aufnahme synchron laufende Paare von übereinander angeordneten Wärmebildkameras 2, 2' auf. Die Aufnahmezeitpunkte der Wärmebildkameras 2, 2' sind wenigstens annähernd identisch und deren jeweilige Sehfelder 24a, 24b weisen einen überlappenden Bereich 25 auf. In dem überlappenden Bereich 25 wird als Objekt ein Vogel 22 erfasst. Die zwei Paare von Wärmebildkameras 2, 2' sind zueinander justiert und kalibriert. Für die Wärmebildkameras 2, 2' kommen sowohl Wärmebildbereiche wie LWIR, MWIR, VLWIR, FIR, als auch SWIR, NIR in Betracht. Wie aus 2 ersichtlich sind die Paare von Wärmebildkameras 2, 2' des Stereokamerasystems 1 in dem Gehäuse 3 angeordnet und mit der Reinigungsanlage 20 versehen. Jedem Paar von Wärmebildkameras 2, 2' ist ein Sichtfenster 4 mit den entsprechenden Komponenten der Reinigungsanlage 20 zugeordnet.
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Das Stereokamerasystem 1 weist eine Bildverarbeitungseinrichtung 26 auf, welche zur Verarbeitung der mit den Wärmebildkameras 2, 2' aufgenommenen Bilddaten vorgesehen ist.
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Das Stereokamerasystem 1 arbeitet grundsätzlich autonom. Die Informationen wie auch die Aufnahmen stehen jedoch auch außerhalb des Stereokamerasystems 1 zur Verfügung. Hauptsächlich werden diese Daten der Flugsicherung übermittelt.
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Auf der Bildverarbeitungseinrichtung 26 des Stereokamerasystems 1 läuft u. a. ein Überwachungsverfahren für Start- und Landebahnen und/oder Flugkorridore von Flughäfen ab, mit welchem sich nähernde Vögel 22 oder Vogelschwärme stereoskopisch mittels der Überwachungsvorrichtung bzw. des Stereokamerasystems 1 erfasst werden, wobei Parameter wie Flughöhe, Flugrichtung, Fluggeschwindigkeit und Art/Größe der Vögel 2 oder der Vogelschwärme bzw. deren Schwarmdichte ermittelt werden. Die Parameter werden mittels einer Stereoauswertung bestimmt. Dabei werden durch die wenigstens zwei Blickwinkel auf den durch die wenigstens zwei Wärmebildkameras 2, 2' des Stereokamerasystems 1 aufgenommenen Bereich 25 absolute Raumpunkte der zu erfassenden Vögel 22 oder Vogelschwärme bestimmt. Die Fluggeschwindigkeit der Vögel 22 oder der Vogelschwärme wird durch eine Betrachtung über eine entsprechende Zeitspanne bestimmt. Auch Vögel 22 oder Vogelschwärme in größerer Entfernung können erfasst werden, wobei eine entsprechend längere Brennweite für die Wärmebildkameras 2, 2' verwendet wird. Zusätzlich können auch Flugobjekte wie Modellflugzeuge, Lenkdrachen oder dergleichen von dem Stereokamerasystem 1 erfasst werden (nicht dargestellt).
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Anhand der Parameter wird eine Bewertung durchgeführt und gegebenenfalls eine entsprechende Warnmeldung ausgegeben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stereokamerasystem
- 2, 2'
- Wärmebildkameras
- 3
- Gehäuse
- 4
- Sichtfenster
- 5
- Abbildungskamera
- 6, 6'
- Beleuchtungseinrichtungen
- 7
- elektronische Steuerung
- 8
- übergeordnete Systemsteuerung
- 9
- Temperatursensor
- 10
- Niederschlagssensor
- 11
- Druckluftreservoir
- 12
- Düse
- 13
- Druckluftvorhang
- 14
- Ventil
- 15
- Hochdruck-Waschdüsen
- 16
- Behälter
- 17
- Heizelemente
- 18
- Scheibenwischer
- 19
- Antrieb
- 20
- Reinigungsanlage
- 22
- Vogel
- 24a, 24b
- Sehfelder
- 25
- überlappender Bereich
- 26
- Bildverarbeitungseinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008058798 A1 [0010]
