DE102013202658A1

DE102013202658A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Abmessungen von Gegenständen

Info

Publication number: DE102013202658A1
Application number: DE201310202658
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-02-19
Filing date: 2013-02-19
Publication date: 2014-08-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Abmessungen von Gegenständen (1), mit folgenden Verfahrensschritten und Vorrichtungsmerkmalen: Bereitstellen eines tragbaren elektronischen Geräts (4, 17), insbesondere eines Mobiltelefons oder eines tragbaren Computers; Bereitstellen von mindestens zwei bzgl. ihrer optischen Eigenschaften identischen Digitalkameras (3) derart, dass die Kameras (3) in dem tragbaren elektronischen Gerät (4, 17) integriert oder mit diesem koppelbar sind, wobei alle Kameras (3) in einer Ebene (9) liegen und mit ihren Blickfeldern (5) in die gleiche Richtung weisen, wobei die optischen Achsen (7) aller Kameras (3) senkrecht zu der Ebene (9) ausgerichtet sind, in der die Kameras (3) liegen, und wobei die optischen Achsen (7) der Kameras (3) vorgegebene Abstände (d) zueinander aufweisen; Aufnehmen von Bildern eines zu vermessenden Gegenstands (1) mit den Kameras (3); und Auswerten der von den Kameras (3) aufgenommenen Bilder des Gegenstands (1) derart, dass aus den vorgegebenen Abständen (d) der optischen Achsen (7) der Kameras (3) und einem Vergleich der von den Kameras (3) aufgenommenen, elektronisch miteinander überlagerten Bilder des Gegenstands (1) die Abmessungen des Gegenstands (1) ermittelt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Abmessungen von Gegenständen, also ein System zum Vermessen von Gegenständen zur Ermittlung der Größe der Gegenstände.
In kommerziellen und industriellen Umgebungen und Anwendungen wie auch in nicht-kommerziellen, persönlichen Umgebungen und Anwendungen ist es häufig erforderlich, die Größe eines bestimmten Gegenstands zu ermitteln. Bei solchen Gegenständen kann es sich in industriellen oder kommerziellen Bereichen beispielsweise um Baugruppen, Bauteile oder Werkstücke (z. B. genormte Gegenstände oder Normteile, wie Schrauben etc.) handeln. Im persönlichen Bereich können Gegenstände des täglichen Bedarfs betroffen sein, wie beispielsweise Kleidungsstücke, Möbelstücke und dergleichen. Für die Nutzer derartiger Gegenstände kann es erforderlich sein, die Größe eines entsprechenden Objekts zu kennen. Der Nutzer benötigt daher ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung, um die Größe des betroffenen Gegenstands schnell und einfach, aber mit einer ausreichend hohen Genauigkeit zu ermitteln.
Für derartige Anwendungen sind im Stand der Technik unter anderem Laser-Messsysteme bekannt, die zur Größen- oder Abstandsmessung beispielsweise in industriellen Umgebungen oder im professionellen Handwerkerbereich eingesetzt werden. Derartige Messsysteme ermöglichen zwar Messungen mit hoher Genauigkeit. Aufgrund der mit Lasern grundsätzlich verbundenen Gefahren und Sicherheitsrisiken eignen sich derartige Systeme aber nicht für einen Massenmarkt und insbesondere nicht für eine Anwendung durch technische Laien im täglichen Gebrauch und/oder im persönlichen Umfeld.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches, flexibles System zur Größenermittlung bzw. zum Vermessen von Gegenständen zu schaffen, das gefahrlos und ohne besondere technische Vorkehrungen und Kenntnisse von jedermann im täglichen Gebrauch verwendet werden kann. Vorzugsweise soll ein Messsystem geschaffen werden, mit dem der Nutzer schnell und unkompliziert die Größe von Gegenständen des täglichen Bedarfs und/oder in kommerziellen oder industriellen Umgebungen ermitteln kann, ohne dass er vorher bereits Informationen über bestimmte Maße hat, wie beispielsweise einzelne Größeninformationen bzgl. des zu vermessenden Gegenstands oder Informationen über den Abstand zwischen Nutzer und betroffenem Objekt, und dergleichen. Schließlich soll ein derartiges Messsystem eine ausreichend hohe Genauigkeit haben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Abmessungen von Gegenständen mit folgenden Verfahrensschritten und Vorrichtungsmerkmalen gelöst: Bereitstellen eines tragbaren elektronischen Geräts, insbesondere eines Mobiltelefons oder eines tragbaren Computers; Bereitstellen von mindestens zwei bzgl. ihrer optischen Eigenschaften identischen Digitalkameras derart, dass die Kameras in dem tragbaren elektronischen Gerät integriert oder mit diesem koppelbar sind, wobei alle Kameras in einer Ebene liegen und mit ihren Blickfeldern in die gleiche Richtung weisen, wobei die optischen Achsen aller Kameras senkrecht zu der Ebene ausgerichtet sind, in der die Kameras liegen, und wobei die optischen Achsen der Kameras vorgegebene Abstände zueinander aufweisen; Aufnehmen von Bildern eines zu vermessenden Gegenstands mit den Kameras; und Auswerten der von den Kameras aufgenommenen Bilder des Gegenstands derart, dass aus den vorgegebenen Abständen der optischen Achsen der Kameras und einem Vergleich der von den Kameras aufgenommenen, elektronisch miteinander überlagerten Bilder des Gegenstands die Abmessungen des Gegenstands ermittelt werden.
Das erfindungsgemäße Messsystem besteht somit aus einem mobilen elektronischen Gerät, das von einem Nutzer im täglichen Gebrauch mitgeführt werden kann, beispielsweise einem Mobiltelefon oder Smartphone, einem Laptop-Computer, einem Tablet-Computer, oder dergleichen. In diesem elektronischen Gerät oder in Verbindung mit diesem sind mindestens zwei Digitalkameras in gleicher Blickrichtung und mit paralleler Ausrichtung ihrer optischen Achsen in einer Ebene nebeneinander angeordnet. Die Kameras sind mit Einrichtungen, z. B. geeigneten Computereinrichtungen und Softwareprogrammen, gekoppelt, mit denen die von den Kameras aufgenommenen Bilder des zu vermessenden Gegenstands ausgewertet werden können, wobei aus den vorgegebenen, bekannten Abständen der optischen Achsen der Kameras zueinander und einer elektronischen Überlagerung der von den einzelnen Kameras aufgenommenen Bilder des Gegenstands mittels eines direkten Vergleichs der Bilder die Abmessungen des fraglichen Gegenstands ermittelt werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die fraglichen Größen oder Abmessungen des zu vermessenden Objekts aus der Überlagerung der von den mehreren Kameras aufgenommenen Einzelbilder des Gegenstands ermittelt, indem zunächst eine Differenz der aus den einzelnen Bildern jeweils ermittelten Größen des Gegenstands gebildet wird, und indem der bekannte Abstand der optischen Achsen derjenigen Kameras, die die einzelnen Bilder aufgenommen haben, dann zu dieser gebildeten Differenz ins Verhältnis gesetzt wird. Daraus wird ein Korrektur- oder Vergrößerungsfaktor ermittelt, mit dem der Mittelwert der aus den einzelnen aufgenommenen Bildern ermittelten Größen des Gegenstands multipliziert wird.
Erfindungsgemäß werden somit von den mehreren in dem tragbaren elektronischen Gerät enthaltenen Digitalkameras Messungen des betroffenen Gegenstands vorgenommen, wobei die Messungen (Bilder) einer Kamera mit den Messungen (Bildern) der weiteren Kameras verglichen werden. Aus diesen Vergleichsmessungen werden dann Mittelwerte gebildet, die schließlich die festzustellende Größe des untersuchten Gegenstands angeben. Es versteht sich somit, dass die Genauigkeit und Messsicherheit, mit der die Abmessungen des betroffenen Gegenstands ermittelt werden, erhöht werden, je mehr Kameras in dem elektronischen Gerät parallel zueinander verwendet werden. Tests haben ergeben, dass mit dem erfindungsgemäßen Messsystem Gegenstände mit einer Fehlerrate von weniger als 1% vermessen und entsprechend ihre Größenabmaße ermittelt werden können.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen.
1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung.
2 zeigt schematisch die Anordnung und das Zusammenwirken mehrerer Kameras in dem erfindungsgemäßen Messsystem.
3 zeigt schematisch verschiedene Positionen der Kameras des erfindungsgemäßen Messsystems.
4 zeigt verschiedene Ausführungsformen einer Integration oder Kopplung der Kameras mit einem tragbaren elektronischen Gerät des erfindungsgemäßen Messsystems.
5.1 zeigt schematisch die für die Auswertung der überlagerten Bilder zur Bestimmung der Abmessungen eines Gegenstands relevanten Parameter bei paralleler Ausrichtung von Kamera und Gegenstand.
5.2 zeigt schematisch die für die Auswertung der überlagerten Bilder zur Bestimmung der Abmessungen eines Gegenstands relevanten Parameter bei nicht paralleler Ausrichtung von Kamera und Gegenstand.
6 zeigt schematisch eine bewegliche Anordnung einer der Kameras des erfindungsgemäßen Messsystems.
7 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Verwendung der mit dem erfindungsgemäßen Messsystem ermittelten Maße eines Gegenstands.
Zur Bestimmung der Abmessungen bzw. Größen von Gegenständen wird ein multiples Kamerasystem verwendet. Bei diesem System sind mehrere Kameras in einem tragbaren elektronischen Gerät, beispielsweise einem Mobiltelefon, einem Smartphone, einem Laptop-Computer, einem Tablet-Computer, oder dergleichen, angeordnet oder mit diesem gekoppelt. 1 zeigt ein entsprechendes elektronisches Gerät 4, in dem zwei Kameras 3 angeordnet sind. Diese Kameras 3 sind vorzugsweise Digitalkameras, die in der CCD-Technik oder der CMOS-Technik arbeiten und entsprechende Bildsensoren, Abbildungsoptiken und integrierte Schaltungen aufweisen, Die Kameras sind vorzugsweise Kameras mit vorgeschalteter Optik (Objektiv) oder so genannte Lochkameras. Derartige Kameras ermöglichen eine elektronische Verarbeitung und Überlagerung der aufgenommenen Bilder.
Mit diesem System der in das elektronische Gerät 4 integrierten oder mit diesem gekoppelten Kameras 3 soll ein Objekt 1 vermessen werden, d. h. die Größe des Objekts 1, insbesondere in der Ebene (Objektebene) 2, soll ermittelt werden (vgl. 1).
Wie 1 zeigt, müssen zu diesem Zweck die Kameras 3, die bezüglich ihrer optischen Eigenschaften identisch sind, in dem tragbaren elektronischen Gerät in einer Ebene 9 liegend angeordnet sein (d. h. in der so genannten Chip-Ebene der Kameras), d. h. exakt auf einer Linie zueinander ausgerichtet sein. Die Blickfelder 5 der Kameras 3 weisen in die gleiche Richtung, nämlich in die Richtung des zu vermessenden Objekts 1. Die optischen Achsen 7 der Kameras 3 sind dabei senkrecht zu der Ebene 9 ausgerichtet, in der die Kameras liegen, womit die optischen Achsen 7 der einzelnen Kameras parallel zueinander verlaufen. Die optischen Achsen 7 der Kameras 3 weisen einen vorgegebenen bzw. bekannten Abstand d zueinander auf, wie unten z. B. in Verbindung mit den 5.1 und 5.2 weiter erläutert wird.
In 1 schneiden sich die Blickfelder 5 der beiden dargestellten Kameras 3 im Punkt 6. Die Ebene 8 stellt die Mitte zwischen den beiden Kameras 3 dar, d. h. sie liegt im Abstand d/2 von der optischen Achse 7 jeder Kamera 3 entfernt. In 1 liegt das zu vermessende Objekt 1 zwar symmetrisch zu der Ebene 8 in der Objektebene 2. Für die Zwecke der Erfindung und eine Vermessung des Objekts 1 ist letzteres jedoch nicht erforderlich, d. h. das Objekt 1 kann auch außerhalb der Ebene 8 oder zu dieser verschoben angeordnet sein (wie es beispielsweise in den 5.1 und 5.2 dargestellt ist).
Das tragbare elektronische Gerät 4, in dem die Kameras 3 angeordnet sind, enthält Einrichtungen, insbesondere Computereinrichtungen mit geeigneter Software, die die von den Kameras 3 aufgenommenen Bilder des Objekts 1 für die Ermittlung der Größenabmaße des Objekts 1 auswerten. Im Rahmen dieser Auswertung werden die von den Kameras 3 aufgenommenen Einzelbilder elektronisch miteinander überlagert und miteinander verglichen. Unter Verwendung des Wertes des jeweiligen Abstands d der optischen Achsen 7 der betroffenen Kameras werden von den Auswerteeinrichtungen dann die Abmessungen des Gegenstands 1 ermittelt.
2 zeigt ein Messsystem unter Verwendung mehrerer Kameras (Anzahl n). Die einzelnen Kameras 3 sind in dieser Darstellung mit den Ziffern 1 bis n bezeichnet. Die optischen Achsen 7 der Kameras und deren Blickrichtung zu dem zu vermessenden Objekt 1 hin sind in 2 nur repräsentativ und schematisch bei den Kameras 1, 2 und 3 eingezeichnet. Es versteht sich aber, dass auch die weiteren Kameras entsprechende optische Achsen 7 und Blickrichtungen zu dem Objekt 1 hin haben. Die Doppelpfeile 11 zwischen jeweils zwei Kameras geben an, dass ein Vergleich der von diesen betroffenen Kameras aufgenommenen Bilder durchgeführt wird. Grundsätzlich werden die von einer Kamera aufgenommenen Bilder mit den von allen anderen Kameras aufgenommenen Bildern verglichen. Wie die Doppelpfeile 11 andeuten, wird das von Kamera 1 aufgenommene Bild also mit den von den Kameras 2, 3, 4, 5, 6, 7, ... n aufgenommenen Bildern verglichen. Das von Kamera 2 aufgenommene Bild wird in entsprechender Weise mit den von den Kameras 1, 3, 4, 5, 6, 7, ... n aufgenommenen Bildern verglichen. In entsprechender Weise wird dieser Bildvergleich zwischen jeder weiteren Kamera und allen anderen Kameras durchgeführt. Aus diesen verschiedenen Vergleichsmessungen bzw. Vergleichen der von den einzelnen Kameras aufgenommenen Bilder miteinander werden dann Mittelwerte der zu ermittelnden Größen des Objekts 1 gebildet. Aus diesen Mittelwerten ergibt sich schließlich ein Endwert für das gesuchte Maß des Objekts 1.
Je mehr Kameras 3 für die Durchführung der Vergleichsmessungen vorhanden sind, desto höher ist die Messgenauigkeit des Gesamtsystems hinsichtlich der Abmessungen des Objekts 1. Für eine praktische Anwendung und leichte Handhabbarkeit des Messverfahrens, insbesondere im täglichen Gebrauch durch technisch nicht besonders qualifizierte Nutzer, versteht es sich aber, das beispielsweise zwei, drei oder vier Kameras 3 in dem tragbaren elektronischen Gerät (z. B. Smartphone oder Tablet-PC) untergebracht sind.
Die Auswertung der von den Kameras aufgenommenen Bilder des zu vermessenden Gegenstands 1 zur Ermittlung seiner Größe wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 5.1 erläutert. Diese Darstellung zeigt zunächst zwei Kameras 3, nämlich eine Kamera A und eine Kamera B. Die optischen Achsen 7 der Kameras A und B liegen parallel zueinander und haben einen Abstand d voneinander. Die Kameras A und B liegen in einer Ebene bzw. sind auf einer Linie zueinander ausgerichtet. Das Objekt 1, dessen Größe mit den Kameras A und B ermittelt werden soll, hat eine tatsächliche Größe (Höhe oder Länge) D. In 5.1 sind die Kameras A und B parallel zu dem Objekt bzw. Gegenstand 1 ausgerichtet, d. h. insbesondere ist die Kameraebene 9 parallel zu der Objektebene 2 ausgerichtet (vgl. 1).
Aufgrund der relativen Verschiebung der beiden Kameras gegenüber dem Objekt 1 hat das Objekt 1 in dem von der Kamera A aufgenommenen Bild eine Größe D_A, während das Objekt 1 in dem von der Kamera B aufgenommenen Bild eine Größe D_B hat. Die von den beiden Kameras A und B aufgenommenen Bilder werden nun elektronisch überlagert und miteinander verglichen. Dadurch ergibt sich eine Differenz D' = D_G – D_B der beiden Werte D_A, D_B der Größe des Objekts 1 aus den von den beiden Kameras A und B aufgenommenen Einzelbildern. Hierbei ist D_G die Gesamtlänge der Objekte in den überlagerten Bildern, d. h. die Strecke von dem äußeren Ende des von der Kamera A aufgenommenen Objekts (D_A) bis zu dem gegenüberliegenden äußeren Ende des von der Kamera B aufgenommenen Objekts (D_B). Der Abstand d der optischen Achsen der beiden Kameras A und B wird dann zu dieser Differenz D' ins Verhältnis gesetzt und daraus ein Korrekturfaktor oder Vergrößerungsfaktor F = d/D' ermittelt. Schließlich wird der Mittelwert D_M der aus den einzelnen Bildern ermittelten Objektgrößen D_A und D_B ermittelt. Aus der Multiplikation dieses Mittelwerts D_M mit dem Korrekturfaktor F zu D = D_M × F wird dann schließlich der Wert D der Größe des Objekts 1 errechnet. Diese Berechnung und Bildauswertung 12 mittels der Überlagerung der von den einzelnen Kameras A und B aufgenommenen Bilder ist schematisch auf der rechten Seite der 5.1 dargestellt.
In dem in 5.2 dargestellten alternativen Fall sind die Kameras A und B nicht parallel zu dem Objekt bzw. Gegenstand 1 ausgerichtet, d. h. insbesondere ist die Kameraebene 9 nicht parallel zu der Objektebene 2 ausgerichtet (vgl. 1), sondern um einen Winkel α verschwenkt. In diesem Fall sind zwei verschiedene Methoden zum Vermessen des Gegenstands 1 verfügbar, wie nachfolgend dargestellt wird.
Im Fall der ersten Methode wählt der Betrachter/Benutzer das Objekt 1 mittels des tragbaren elektronischen Geräts 4 (z. B. Smartphone) aus, z. B. durch Antippen des auf dem Display (Touchscreen) des Geräts 4 dargestellten Bilds des Objekts 1 mit seinen Fingern. Alternativ wählt das System verschiedene Objekte aus, die der Benutzer auf dem Display des Geräts 4 antippen oder anklicken muss. Der Benutzer fährt dann mit dem Gerät 4 oder mit dem Kamerasystem 18, 19 (vgl. 4) den Gegenstand 1 seitlich in x-y-Richtung ab. Hierbei werden die Bilder des Gegenstands 1 simultan aufgenommen und miteinander verglichen. Während dieses Vorgangs wird geprüft, ob das Objekt auf den Bildern parallel ausgerichtet ist. Gibt es eine Abweichung in der Ausrichtung zwischen den Bildern, so macht sich diese als Winkel c' zwischen den Bildern bemerkbar (vgl. 5.2, rechte Seite). Diese Abweichung reduziert die Genauigkeit. Wenn die Bilder aber ausreichend parallel zueinander ausgerichtet sind, wird entweder automatisch ein Bild ausgelöst, oder der Benutzer wird über ein Signal im Display des Geräts 4 zum Auslösen des Bilds aufgefordert. Dieses Signal kann beispielsweise akustisch oder über ein Blinken einer Form oder eine Farbänderung einer Form erfolgen, die in dem Display über das Objekt gelegt ist. Als Bild auf dem Display des Geräts 4 wird ein Bild gewählt, das von einer der mehreren Kameras A und B bzw. l bis n (vgl. 2) aufgenommen wurde. Alternativ können auch alle überlagerten Bilder angezeigt werden.
Im Fall der zweiten Methode zum Vermessen des Gegenstands 1 wird ein System von zwei bis n beweglichen Kameras verwendet, wie es unten im Zusammenhang mit einer beweglichen Lagerung der Kameras, z. B. mittels einer kardanischen Aufhängung, in Verbindung mit 6 noch weiter erläutert wird. Die Kameras können dabei beweglich angeordnet sein, z. B. in einer x-y-Richtung oder einer x-y-z-Richtung, und sie können dadurch beispielsweise einem sich bewegenden Gegenstand nachgeführt werden. Vorteilhafterweise muss der Nutzer das System in diesem Fall nicht mehr von Hand nachführen. Das System richtet sich selbständig und/oder geregelt nach der Auswahl des Objektes aus. Diese Objektauswahl erfolgt, wie es oben in Bezug auf die erste Messmethode beschrieben wurde. Maßgeblich ist hierbei die Vorgabe einer Parallelität der überlagerten Bilder. Das Auslösen eines Bilds für die Vergleichsmessung und das Vermessen des fraglichen Objekts erfolgt dabei wiederum entsprechend der oben beschriebenen ersten Messmethode.
Mit den oben beschriebenen, in einem multiplen Kamerasystem mit mindestens zwei Kameras implementierten Messverfahren können somit Gegenstände bezüglich ihrer Größe vermessen werden, ohne dass vorher irgendwelche Informationen über die Größe oder einen Abstand zwischen den Kameras und dem zu vermessenden Objekt oder dergleichen vorliegen. Lediglich der Abstand d zwischen den optischen Achsen der verwendeten Kameras muss bekannt sein und wird zur Auswertung der aufgenommenen Bilder mittels der oben beschriebenen trigonometrischen Berechnungen verwendet. Auf diese Weise wird ein einfaches und flexibles System geschaffen, das mit einer hohen Genauigkeit, nämlich einer Fehlerrate von kleiner als 1%, unter Verwendung herkömmlicher tragbarer elektronischer Geräte, wie Mobiltelefonen, Smartphones, Tablet-PCs, Laptop-Computern, und dergleichen, eine Größenbestimmung eines Gegenstands zulässt. Wesentlich hierbei ist auch, dass das System den betreffenden Gegenstand ohne Kalibrierung des Systems vermessen kann. Insgesamt wird somit ein Messsystem geschaffen, bei dem eine Vermessung eines Gegenstands ohne großen technischen Aufwand und ohne größere Vorkehrungen bezüglich der fotografischen Bedingungen einfach und schnell im täglichen Gebrauch vorgenommen werden kann. Der Nutzer des Systems kann somit beispielsweise im täglichen Umfeld, z. B. bei Einkäufen, einfache Größenmessungen mittels seines mitgeführten mobilen Geräts, sozusagen „aus der Hand heraus”, durchführen, ohne dass er die Kameras beispielsweise erst auf einem Stativ anbringen muss.
Die Durchführung der Messung erfolgt in der Regel über eine zeitgleiche Aufnahme des zu vermessenden Objekts mit den Kameras in dem mobilen elektronischen Gerät. Die Kameras müssen bezüglich ihrer optischen Eigenschaften (z. B. Pixelgröße, Chipgröße, verwendete Optik) identisch sein, und die fotografischen Einstellungen der Kameras bei der Aufnahme (z. B. Belichtung) müssen ebenfalls identisch sein.
In einer alternativen Ausführungsform können die Bilder des zu vermessenden Gegenstands von den Kameras des mobilen Geräts auch zeitlich versetzt zueinander aufgenommen werden. In diesem Fall muss dann aber die Ausgangs- oder Ursprungsposition bekannt sein. So kann beispielsweise die Länge eines bewegten Gegenstands, z. B. eines fahrenden Fahrzeugs, vermessen werden. Wenn die Kamera nachgeführt wird, kann die Strecke, die zurückgelegt wurde, mit gemessen werden. Dieses wird unten im Zusammenhang mit einer beweglichen Lagerung der Kameras, z. B. mittels einer kardanischen Aufhängung, noch weiter erläutert.
Die verwendeten Digitalkameras müssen in dem tragbaren elektronischen Gerät 4, 17 integriert oder mit diesem koppelbar sein. 4 zeigt hierzu verschiedene Ausführungsformen. In einer ersten, in 4 links dargestellten Ausführungsform sind die Kameras 3 in dem mobilen elektronischen Gerät 4 (z. B. Mobiltelefon) integriert (eine bis n Kameras). Alternativ können die Kameras 3 aber auch als so genannte „stand alone” Geräte ausgeführt sein, die extern von dem tragbaren elektronischen Gerät angeordnet und mit diesem koppelbar sind. 4 zeigt in der mittleren Darstellung hierzu beispielsweise eine Ausführungsform, bei der die Kameras 3 als gesonderte Baugruppe 18 ausgeführt sind, die an das mobile Gerät 17 angesteckt oder angedockt oder mittels Kabel mit diesem verbunden und auf diese Weise elektronisch mit dem mobilen Gerät 17 verbunden werden kann. Schließlich zeigt 4 in der rechten Darstellung noch eine weitere Ausführungsform, in der die Kameras 3 wiederum als gesonderte Baugruppe oder als eigenständiges Kamerasystem 19 oder als einzelne Kameras ausgeführt sind. Diese Baugruppe bzw. dieses Kamerasystem 19 bzw. diese einzelnen Kameras 19 sind drahtlos mit dem mobilen elektronischen Gerät 4, 17 koppelbar, beispielsweise mittels Funk, Bluetooth, WLAN, oder dergleichen.
3 zeigt eine Ausführungsform des Messsystems, bei der die in dem mobilen elektronischen Gerät integrierten oder mit diesem gekoppelten Kameras 3 unter Beibehaltung ihrer relativen Anordnung und Ausrichtung zueinander von einer ersten Position in mindestens eine weitere Position bewegt werden können. In 3 sind drei derartige Positionen für die Kameras 3 gezeigt. An diesen verschiedenen Positionen nehmen die Kameras dann die erforderlichen Bilder des zu vermessenden Gegenstands 1 auf. Wesentlich hierbei ist es, dass die Anordnung der einzelnen Kameras A und B eines Kamerasystems 3 in einer Ebene nebeneinander mit senkrechter Ausrichtung der optischen Achsen 7 der einzelnen Kameras A, B in Bezug auf diese Ebene, d. h. einer parallelen Anordnung der optischen Achsen 7 aller Kameras A, B zueinander, bei der Bewegung der Kameras von einer Position zur nächsten Position beibehalten wird.
Diese Verschiebung der Kameras 3 zwischen verschiedenen Positionen, an denen die Bilder des zu vermessenden Gegenstands 1 aufgenommen werden, ist beispielsweise vorteilhaft, wenn größere Objekte vermessen werden sollen, wie es in 3 dargestellt ist. In einem derartigen Fall nehmen die Kameras 3 an den verschiedenen Positionen Bilder verschiedener Bereiche oder Abschnitte des zu vermessenden Gegenstands 1 auf. Die Gesamtgröße des betroffenen Gegenstands 1 kann dann durch eine iterative Näherungsberechnung aus den an den verschiedenen Positionen der Kameras 3 aufgenommenen Bildern ermittelt werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Messsystem derart ausgestaltet sein, dass es dafür geeignet ist, Bilder eines sich bewegenden Gegenstands aufzunehmen und dabei wiederum die Abmessungen dieses Gegenstands zu bestimmen. In diesem Fall müssen die in dem mobilen elektronischen Gerät integrierten oder mit diesem gekoppelten Kameras der Bewegung des Gegenstands folgen oder nachgeführt werden. Dazu kann der Benutzer die Kameras entweder manuell nachführen. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Kameras jedoch automatisch und/oder geregelt nachgeführt, nachdem ein Punkt bzw. Objekt fixiert wurde. Zu diesem Zweck können die Kameras 3 innerhalb des mobilen Geräts 4 oder innerhalb des Gehäuses der Baugruppe ihres eigenständigen Kamerasystems 18, 19 (vgl. 4) beweglich gelagert und montiert sein, beispielsweise über eine Kardanische Aufhängung 14 oder eine andere geeignete Aufhängung, wie es in 6 dargestellt ist. Mittels einer derartigen Lagerung können die Kameras in einem x-y-z-Koordinatensystem bewegt werden, insbesondere in x-y-Richtung oder in x-y-z-Richtung (vgl. 6).
Die Positionierung der Kameras 3 und insbesondere deren Nachführung entsprechend der Bewegung des zu vermessenden Gegenstands erfolgt dabei beispielsweise über geeignete Schrittmotoren 13. Diese Schrittmotoren 13 bewegen die Kameras 3 in der Kardanischen Aufhängung 14 wiederum unter Beibehaltung der relativen Anordnung und Ausrichtung der mehreren Kameras 3 zueinander. Dieses bewegliche System umfasst außerdem Steuerungseinrichtungen (nicht in den Zeichnungen dargestellt), mit denen die Kameras 3 gekoppelt sind und durch die die mehreren Kameras 3 in paralleler Ausrichtung zueinander synchron zu einer Bewegung des zu vermessenden Gegenstands bewegt werden, d. h. der Bewegung des Gegenstands nachgeführt werden. Die mehreren Kameras 3 des Systems nehmen dabei wiederum simultan Bilder des Gegenstands auf. Die Steuerungseinrichtungen sorgen dabei dafür, dass die Schrittmotoren 13 die Kameras 3 der Bewegung des Gegenstands immer so nachführen, dass die Kameras den Gegenstand immer im Fokus halten.
In einer besonderen Ausführungsform des Messsystems kann vorgesehen sein, dass zur Unterstützung der Vermessung des betroffenen Gegenstands normierte Objekte verwendet werden, deren Dimensionen und Größenabmessungen bekannt sind. Hierbei kann es sich beispielsweise um genormte Straßenschilder oder normierte Verpackungseinheiten handeln. Größeninformationen derartiger Normobjekte können dabei in dem mit den Kameras gekoppelten Bilderauswertesystem hinterlegt sein, wobei sie dann bei dem durchzuführenden Bildvergleich herangezogen und zur Unterstützung bei der Größenbestimmung des zu vermessenden Objekts eingesetzt werden.
Wie oben dargelegt wurde, können das erfindungsgemäße Messverfahren und die zugehörige Vorrichtung dazu verwendet werden, statische oder bewegliche Objekte hinsichtlich ihrer Größenabmessungen zu vermessen. Die zu vermessenden Objekte können beliebige Gegenstände sein, beispielsweise Verkaufsprodukte des Groß- und Einzelhandels, wie Möbel, Kleidungsstücks, usw.. Es können aber auch Gebäude oder Räume oder bewegliche Objekte, wie beispielsweise vorbeifahrende Kraftfahrzeuge, vermessen werden. Eine weitere Einsatzmöglichkeit des erfindungsgemäßen Messsystems ist auch im Bereich der Personenerkennung gegeben, bei der beispielsweise die Größe einer Person im Rahmen einer Videoüberwachung bestimmt werden kann. Ein praktischer weiterer Einsatzbereich besteht in der Handhabung von Standardbauteilen oder genormten Bauelementen (z. B. Schrauben), deren Größendimensionierungen durch einschlägige Normen (z. B. DIN, ISO) definiert sind. Hierbei kann das Messsystem eine Größenbestimmung der fraglichen Teile zur Unterstützung von logistischen Zuordnungs- oder Sortierverfahren bewerkstelligen.
Ein weiterer Einsatzbereich des Messsystems ist in 7 dargestellt. Die Größeninformationen des fraglichen Gegenstands 1 werden über die Kameras 3 wie oben beschrieben ermittelt. Mittels der Bildauswertung 12 und einer internen Datenverarbeitung 15 werden die ermittelten Größeninformationen des betroffenen Gegenstands 1 dann über das Internet, d. h. über eine externe Datenverarbeitung 16, mit Informationen abgeglichen, die in einschlägigen Datenbanken hinterlegt sind. Über geeignete Datenbanktabellen und beispielsweise einen Pool vernetzter und ausgewählter Internet-Webseiten sowie über entsprechende Vergleichsschritte werden dann beispielsweise Vorschläge erarbeitet, in welchen Einzelhandelsgeschäften oder Internetshops entsprechende Gegenstände angeboten werden und zum Verkauf stehen. Hierbei werden entsprechende Preisvergleiche durchgeführt und Angebote, einschließlich der Auswahl eines geeigneten Anbieters, erstellt.
Mit diesem Verfahren kann ein Nutzer, der einen Gegenstand 1 an einer Stelle sieht und entsprechende Fotoaufnahmen dieses Gegenstands mit einem mitgeführten mobilen Gerät macht, herausfinden, welcher Anbieter diesen Gegenstand zu welchen Konditionen in seinem Sortiment hat. Schließlich kann der Nutzer damit eine entsprechende Kaufentscheidung treffen.

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Abmessungen von Gegenständen (1), gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Bereitstellen eines tragbaren elektronischen Geräts (4, 17), insbesondere eines Mobiltelefons oder eines tragbaren Computers; – Bereitstellen von mindestens zwei bezüglich ihrer optischen Eigenschaften identischen Digitalkameras (3) derart, dass die Kameras (3) in dem tragbaren elektronischen Gerät (4, 17) integriert oder mit diesem koppelbar sind, wobei alle Kameras (3) in einer Ebene (9) liegen und mit ihren Blickfedern (5) in die gleiche Richtung weisen, wobei die optischen Achsen (7) aller Kameras (3) senkrecht zu der Ebene (9) ausgerichtet sind, in der die Kameras (3) liegen, und wobei die optischen Achsen (7) der Kameras (3) vorgegebene Abstände (d) zueinander aufweisen; – Aufnehmen von Bildern eines zu vermessenden Gegenstands (1) mit den Kameras (3); – Auswerten der von den Kameras (3) aufgenommenen Bilder des Gegenstands (1) derart, dass aus den vorgegebenen Abständen (d) der optischen Achsen (7) der Kameras (3) und einem Vergleich der von den Kameras (3) aufgenommenen, elektronisch miteinander überlagerten Bilder des Gegenstands (1) die Abmessungen des Gegenstands (1) ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilder des zu vermessenden Gegenstands (1) von den Kameras (3) zeitgleich aufgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilder des zu vermessenden Gegenstands (1) von den Kameras (3) zeitlich versetzt zueinander aufgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras (3) unter Beibehaltung ihrer relativen Anordnung und Ausrichtung zueinander von einer ersten Position in mindestens eine weitere Position bewegt werden, wobei die Kameras (3) Bilder des Gegenstands (1) an den verschiedenen Positionen aufnehmen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras (3) an ihren verschiedenen Positionen Bilder verschiedener Bereiche des zu vermessenden Gegenstands (1) aufnehmen, wobei die Abmessungen des Gegenstands (1) insgesamt durch eine iterative Näherungsberechnung aus den an den verschiedenen Positionen der Kameras (3) aufgenommenen Bildern ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras (3) Bilder eines sich bewegenden Gegenstands (1) aufnehmen, wobei die Kameras (3) in einer x-y-Richtung oder in einer x-y-z-Richtung beweglich gelagert sind, insbesondere mittels einer kardanischen Aufhängung (14), und wobei die Kameras (3) der Bewegung des Gegenstands (1) nachgeführt werden, insbesondere mittels einer Positionierung über Schrittmotoren (13).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen des Gegenstands (1) ermittelt werden aus der mittels der Überlagerung der von den Kameras (3) aufgenommenen Bilder des Gegenstands (1) ermittelten Differenz D' = D_G – D_B, wobei D_A, D_B die mit den einzelnen Bildern der mehreren überlagerten Bilder jeweils ermittelten Größen des Gegenstands (1) sind und wobei D_G die Gesamtlänge der Objekte in den überlagerten Bildern (D_A, D_B) ist, und wobei aus dem Verhältnis des Abstands d der optischen Achsen (7) der jeweils betroffenen Kameras (3A, 3B) zu der Differenz D' ein Korrekturfaktor F ermittelt wird, mit dem der Mittelwert D_M der einzelnen ermittelten Größen DA, DB des Gegenstands (1) multipliziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras (3) Bilder des zu vermessenden Gegenstands (1) in einer Ebene (2) aufnehmen, die im wesentlichen parallel zu der Ebene (9) liegt, in der die Kameras (3) liegen.
Vorrichtung zur Bestimmung der Abmessungen von Gegenständen (1), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – ein tragbares elektronisches Gerät (4, 17), insbesondere ein Mobiltelefon oder ein tragbarer Computer; – mindestens zwei bezüglich ihrer optischen Eigenschaften identische Digitalkameras (3), die in dem tragbaren elektronischen Gerät (4, 17) integriert oder mit diesem koppelbar sind, wobei alle Kameras (3) in einer Ebene (9) liegen und mit ihren Blickfeldern (5) in die gleiche Richtung weisen, wobei die optischen Achsen (7) aller Kameras (3) senkrecht zu der Ebene (9) ausgerichtet sind, in der die Kameras (3) liegen, und wobei die optischen Achsen (7) der Kameras (3) vorgegebene Abstände (d) zueinander aufweisen; – mit den Kameras (3) gekoppelte Einrichtungen zum Auswerten der von den Kameras (3) aufgenommenen Bilder eines zu vermessenden Gegenstands (1) derart, dass aus den vorgegebenen Abständen (d) der optischen Achsen (7) der Kameras (3) und einem Vergleich der von den Kameras (3) aufgenommenen, elektronisch miteinander überlagerten Bilder des Gegenstands (1) die Abmessungen des Gegenstands (1) ermittelt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Digitalkameras (3) jeweils als einzelne Kameras (19) bereitgestellt oder zusammen in einer gesonderten Baugruppe (18, 19) integriert sind, wobei die einzelnen Kameras (19) oder die Baugruppe (18, 19) an das tragbare elektronische Gerät (4, 17) ansteckbar oder drahtlos mit diesem koppelbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras (3) eine vorgeschaltete Optik, insbesondere ein Objektiv, aufweisen oder so genannte Lochkameras sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Digitalkameras (3) einen CCD-Bildsensor oder einen CMOS-Bildsensor aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei, drei oder vier Digitalkameras (3) in dem tragbaren elektronischen Gerät (4, 17) integriert oder als Baugruppe (18, 19) oder jeweils einzeln (19) mit diesem koppelbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras (3) in einer x-y-Richtung oder in einer x-y-z-Richtung beweglich gelagert sind, insbesondere in einer kardanischen Aufhängung (14), und dass die Kameras (3) unter Beibehaltung ihrer relativen Anordnung und Ausrichtung zueinander bewegbar sind, insbesondere über Schrittmotoren (13).
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerungseinrichtungen mit den Kameras (3) gekoppelt sind, die die Kameras (3) synchron zu einer Bewegung des zu vermessenden Gegenstands (1) bewegen, wobei die Kameras (3) Bilder des sich bewegenden Gegenstands (1) aufnehmen.