DE102013114998A1

DE102013114998A1 - Verfahren zur Erzeugung eines Panoramabildes

Info

Publication number: DE102013114998A1
Application number: DE102013114998.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Reuter
Original assignee: Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH
Current assignee: Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2015-07-02
Also published as: CN104754299A; CN104754299B

Abstract

Bei einem Verfahren zur Erzeugung eines Panoramabilds einer Abbaufront im Untertagebau werden mehrere digitale Shift-Kameras entlang der Abbaufront angeordnet und die Bilder werden in einer Bildverarbeitungseinheit zu einem Panoramabild zusammengesetzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Panoramabildes einer Abbaufront im Untertagebau.
Es ist Stand der Technik, im Untertagebau Kameras einzusetzen, um die Gewinnung und dabei auftretende Probleme auch entfernt nach Untertage und/oder nach Übertage zu visualisieren. Allerdings liefern bislang derartige Kameras Einzelbilder, die im Zusammenhang schlecht zu verstehen sind. Die Kameras können typischerweise nicht an einer Position innerhalb einer Strebs oder eines Abbaugestelles montiert werden, die eine unverzerrte Abbildung des Kohlenstoßes liefert. Um die verzerrten Bilder der einzelnen Kameras zu einem Panorama zusammenzufügen, ist deshalb eine aufwendige Entzerrung per Software notwendig, die für Einzelbilder von einer Person gemacht werden kann oder die bei geeigneten Motiven mit deutlich erkennbaren Linien (die dann parallelisiert werden müssen) auch automatisiert per Software möglich ist. Dieses Verfahren eignet sich jedoch nicht, um in Echtzeit Videobilder zu einem Panorama zusammenzufügen. Außerdem wären hierfür sehr viele Kameras erforderlich, wobei auch die Signalübertragung von Videodaten sämtlicher Kameras gleichzeitig ein weiteres Problem darstellen.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Panoramabildes einer Abbaufront im Untertagebau zu schaffen, mit denen bei verringertem technischen Aufwand ein Panoramabild im Untertagebau erzeugt werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch, dass entlang der Abbaufront mehrere digitale Shift-Kameras angeordnet und auf die Abbaufront gerichtet werden, und dass die Bilder der Shift-Kameras in eines Bildverarbeitungseinheit zu einem Panoramabild zusammengesetzt werden.
Shift-Kameras sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden vor allem im Bereich der Architekturfotografie eingesetzt, um hohe Gebäude verzerrungsfrei aufzunehmen. Hierzu werden üblicherweise sogenannte Shift-Objektive verwendet, bei denen die optischen Achsen der Linsengruppen gegeneinander verschoben sind, um aus stürzenden Linien, die nach oben zusammenfallen, parallele Linien zu erzeugen. Bei einfachen CCD-Kameras kann es ausreichend sein, wenn die Linse gegen den Bild aufnehmenden Chip verschoben ist.
Durch den erfindungsgemäßen Einsatz mehrerer entlang der Abbaufront angeordneter Shift-Kameras lassen sich die (bewegten oder unbewegten) Bilder der einzelnen Shift-Kameras auf einfache Weise in einer Bildverarbeitungseinheit zu einem Panoramabild zusammensetzen, ohne dass hierfür aufwendige Bildbearbeitungsprozesse durchgeführt werden müssen.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, der Zeichnung sowie den Unteransprüchen beschrieben.
Nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsform können die Shift-Kameras an der Kappe von Ausbaugestellen angeordnet werden. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn die Kameras an der Kappe des Schildes möglichst weit vom Kohlenstoß entfernt montiert werden, d.h. an einem von der Abbaufront entfernten Rand der Kappe. Weiterhin kann es zur Reduzierung des Materialaufwands vorteilhaft sein, wenn die Shift-Kameras nicht an jedem Ausbaugestell sondern an nicht unmittelbar nebeneinander angeordneten Ausbaugestellen angeordnet werden, beispielsweise an jedem zweiten oder dritten Ausbaugestell.
Da während des Abbaubetriebs einzelne Ausbaugestelle einen Schreitvorgang durchführen, wird der Abstand zwischen dem Ausbaugestell und der Abbaufront in einem solchen Fall verändert. Es kann deshalb vorteilhaft sein, wenn das Bild zumindest einer Shift-Kamera in der Bildverarbeitungseinheit randseitig beschnitten wird, um einen veränderten Abstand zwischen Kamera und Abbaufront zu kompensieren, damit sich das Bild der jeweiligen Kamera wieder nahtlos in das Panoramabild einfügt.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform wird dieser randseitige Bildbeschnitt aus dem Schreitwerkshub desjenigen Ausbaugestells berechnet, an dem sich die Shift-Kamera befindet. Über diesen Hub lässt sich nämlich der Abstand zwischen Kamera und Kohlenstoß ermitteln und somit auch der erforderliche Zuschnitt des Bildes errechnen, der ein Panoramabild ohne Bildsprünge bewirkt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können der Bildverarbeitungseinheit von einer Strebsteuerung Informationen zugeführt werden, an welcher aktuellen Position entlang der Abbaufront sich ein Abbaugerät befindet und/oder an welchen Positionen Strebausbaugestelle aktiv sind. Durch eine solche Integration der Strebsteuerung wird eine intelligente Bildsteuerung geschaffen, mit der die Menge der zu verarbeitenden und zu übertragenden Bild- und Videodaten reduziert werden kann. Nachdem es der Strebsteuerung bekannt ist, in welchem Schildbereich das Abbaugerät arbeitet (was entweder über Sensoren gemessen wird oder aber durch Kommunikation mit der Steuerung des Abbaugerätes ermittelt wird) und auch in welchem Bereich entlang der Abbaufront einzelne Ausbaugestelle aktiv sind, d.h. bewegt werden, kann mit Hilfe der Strebsteuerung gezielt in einzelnen Kameras die Videoübertragung eingeschaltet und von anderen Kameras nur ein Standbild abgefragt werden. Hierdurch lässt sich die Bildrate bzw. Bildwiederholungsrate der einzelnen Kameras gezielt anpassen und optimieren, um die Bilddatenrate im Vergleich zu kontinuierlicher Videoübertragung aller Kameras drastisch zu reduzieren. So kann die Bildverarbeitungseinheit in Abhängigkeit von den Informationen der Strebsteuerung von einzelnen Shift-Kameras ein Standbild und/oder Videobilder mit niedriger Wiederholungsrate und/oder Videobilder mit hoher Wiederholungsrate abfragen. Bereiche mit schnellen Bewegungen und Aktionen (Durchfahrt des Abbaugerätes, sich bewegende Ausbaugestelle) können mit einer hohen Wiederholungsrate übertragen werden. Langsame Bewegungen, wie beispielsweise das Rücken des Förderers, können mit einer nur geringen Wiederholungsrate übertragen bzw. abgefragt werden. Schließlich können statische Bereiche, in denen keine Schildfunktionen aktiviert sind, mit einzelnen Standbildern übertragen werden, wodurch der Betrachter auf einem Bildschirm weiterhin den Eindruck eines Gesamtvideopanoramas hat.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung der vorstehend beschriebenen Verfahren.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht von mehreren nebeneinander angeordneten Shift-Kameras und das zugehörige Bildfeld; und
2 eine der 1 entsprechende Darstellung unter Verwendung von herkömmlichen Kameras.
1 zeigt stark schematisch und vereinfacht mehrere Steuerungen 10 bis 14 von nebeneinander angeordneten Strebausbaugestellen, wobei die einzelnen Strebausbaugestelle zur vereinfachten Darstellung nicht illustriert sind. An jedem Ausbaugestell ist an der Kappe des Ausbaugestells möglichst weit von der Abbaufront entfernt jeweils eine Shift-Kamera 20, 22 und 24 montiert, wobei in 1 das Bildfeld der drei Shift-Kameras dargestellt ist. Die mit den Shift-Kameras 20 bis 24 aufgenommenen Bilder lassen sich direkt zu einem vollständigen Abbild der Abbaufront bzw. des Kohlenstoßes zusammenfügen, wobei lediglich ein seitliches Zuschneiden erforderlich sein kann.
Demgegenüber zeigt 2 eine der 1 entsprechende Darstellung unter Verwendung von herkömmlichen Kameras. Hier wäre eine aufwendige Entzerrung notwendig, um ein Panoramabild zu erzeugen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind nur zur vereinfachten Darstellung an jedem Strebausbaugestell Shift-Kameras angebracht. In der Praxis ist es jedoch ausreichend, wenn Kameras nur an jedem zweiten oder dritten Ausbaugestell installiert werden.
Bei einem Schreiten eines Ausbaugestells, an dem sich eine Kamera befindet, verändert sich der Abstand zwischen Kamera und Abbaufront. Allerdings ist der Hub des Schreitwerks in einer (nicht dargestellten) Schildsteuerung bekannt, da dieser Hub typischerweise mit Wegmesssystemen wie Reedstäben, Hallsensoren oder Ultraschallsensoren gemessen wird und eine der wichtigsten Messgrößen für die automatisierte Strebsteuerung ist. Über diesen Hub ist der Abstand zwischen Kamera und Kohlenstoß bekannt und es lässt sich hieraus auch der erforderliche Bildzuschnitt errechnen, damit das Bild der zugehörigen Kamera nahtlos an die Nachbarbilder angepasst werden kann.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines Panoramabildes einer Abbaufront im Untertagebau, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Abbaufront mehrere digitale Shift-Kameras angeordnet und auf die Abbaufront gerichtet werden, und dass die Bilder der Shift-Kameras in einer Bildverarbeitungseinheit zu einem Panoramabild zusammengesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Shift-Kameras an einem von der Abbaufront entfernten Rand einer Kappe von insbesondere nicht unmittelbar nebeneinander angeordneten Ausbaugestellen angeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bild zumindest einer Shift-Kamera in der Bildverarbeitungseinheit randseitig beschnitten wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der randseitige Bildbeschnitt aus dem Schreitwerkshub desjenigen Ausbaugestells berechnet wird, an dem sich die Shift-Kamera befindet.
Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildverarbeitungseinheit von einer Strebsteuerung Informationen zugeführt werden, an welcher aktuellen Position sich ein Abbaugerät befindet und/oder an welchen Positionen Strebausbaugestelle aktiv sind.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit in Abhängigkeit von den Informationen der Strebsteuerung die Wiederholungsrate der von zumindest einer Shift-Kamera abgefragten Bilddaten variiert.
Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit in Abhängigkeit von den Informationen von einzelnen Shift-Kameras ein Standbild und/oder Videobilder mit niedriger Wiederholungsrate und/oder Videobilder mit hoher Wiederholungsrate abfragt.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere entlang der Abbaufront angeordnete und auf die Abbaufront gerichtete digitale Shift-Kameras, die an eine Bildverarbeitungseinheit angeschlossen sind, in der die Bilder der einzelnen Shift-Kameras zu einem Panoramabild zusammengesetzt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Shift-Kameras an einer Kappe von insbesondere nicht unmittelbar nebeneinander angeordneten Ausbaugestellen angeordnet sind, und dass die Bildverarbeitungseinheit mit einer Strebsteuerung in Verbindung steht, die zumindest Informationen über den Schreitwerkshub der Ausbaugestelle liefert.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit Bilder der Shiftkameras mit unterschiedlichen Wiederholungsraten zu einem Panoramabild zusammensetzt.