DE102017010151A1

DE102017010151A1 - lnfrarot-optische Gasmessvorrichtung

Info

Publication number: DE102017010151A1
Application number: DE102017010151.5A
Authority: DE
Inventors: Doreen GIMBEL
Original assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Current assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Priority date: 2017-11-02
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2019-05-02
Also published as: US20190128800A1; US11054366B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung 1 zur Gasmessung in einer Messumgebung (7) mit einer zu einer Erfassung eines nicht-sichtbaren Bildbereiches (33) in der Messumgebung (7) geeigneten ersten Kamera (3) und einer zu einer Erfassung eines sichtbaren Bildbereiches (55) in der Messumgebung (7) geeigneten zweiten Kamera (5).
Eine Kontrolleinheit (13) initiiert eine Erfassung nicht-sichtbarer Bildinformationen (33') innerhalb mindestens eines Erfassungsbereiches (11, 33, 55) und eine Erfassung sichtbarer Bildinformationen (55') in dem Erfassungsbereich (11, 33, 55). Die Kontrolleinheit (13) bestimmt besondere Bildbereiche (66), welche einzelne Personen (9) oder mehrere Personen (9) indizieren. Die Kontrolleinheit (13) ist ausgebildet, auf Basis der Bildinformationen (33') unter Berücksichtigung der besonderen Bildbereiche (66) mindestens eine Gaskonzentration (21') zu bestimmen.

Description

Die vorliegende Anmeldung wendet sich der Themenstellung zu, wie eine infrarot-optische Gasmessung in einer Messumgebung in einem Szenario mit sich örtlich verändernden Mengen eines Messgases und mit in der Messumgebung vorhandenen und sich bewegenden Personen hinsichtlich der Messergebnisse mit verbesserter Zuverlässigkeit gestaltet werden kann.
In größeren Arealen von Industrieanlagen, in denen ein Ausströmen von Gasen, Aerosolen oder Dämpfen, beispielsweise aus Rohrleitungssystemen, möglich und damit eine Bildung von Gaswolken aus dem ausgeströmten Gas gegeben ist, ist eine Erkennung solcher Gaswolken mittels geeigneter Überwachungssysteme erforderlich und sinnvoll, um Arbeitsschutz, Arbeitssicherheit und die Gesundheit der auf diesen Anlagen tätigen Mitarbeiter zu gewährleisten. Dazu sind beispielsweise sogenannte stationäre Gaswarnanlagen, bestehend aus einer Vielzahl von auf dem Areal an verschiedenen Messorten platzierten Messeinrichtungen - beispielsweise ausgestattet mit katalytischen, infrarot-optischen oder elektrochemischen Gassensoren oder Halbleitergassensoren -, in Verbindung mit einem zentralen Auswertesystem geeignet. Eine Gaswarnanlage einer solchen Ausgestaltung ist beispielsweise in der US 4,866,594 A beschrieben.
Eine weitere Möglichkeit zu einer Überwachung eines Areals auf Gaswolken ist mit einem sogenannten „Laser Open Path“-System möglich, wie es in der US 7,646,987 BB beschrieben ist. Mit Hilfe eines gerichteten infraroten Laserstrahls mit einem zugehörigen Detektor kann die Anwesenheit eines Zielgases, welches durch den gerichteten Laserstrahl hindurchtritt, mittels gasartspezifischer IR-Absorption erfasst werden, da auf den Detektor bei Anwesenheit des Zielgases die infrarote Strahlung mit verminderter Lichtstärke auftrifft.
Die Anwesenheit von Gaswolken in einer Umgebung zu erfassen wie auch deren örtliche und räumliche Veränderung zu erkennen, ist mit Hilfe einer sogenannten „Gaskamera“ möglich. Eine Gaskamera ist beispielsweise in der Lage, eine Wärmestrahlung von Objekten und Gaswolken in einer Messumgebung als infrarote Strahlung zu erfassen, also ein thermografisches Abbild der Messumgebung zu erzeugen.
Gaskamerasysteme sind beispielsweise aus der WO 2015 166 265 A1 , der US 5,656,813 A oder der US 8,803,093 BB bekannt.
Die WO 2015 011 423 A1 beschreibt Erfassungen von örtlichen Veränderungen oder Bewegungen von Gaswolken in einem Areal. Thermografische Kamerasysteme sind in der Lage, Gaskonzentrationen wie auch Gaskonzentrationsverteilungen und deren Veränderungen, beispielsweise von Gaswolken vor einem Szenario, welches durch die Messumgebung, also das Areal der Industrieanlage gebildet wird, zu erfassen. Veränderungen im Bildvordergrund wie auch teilweise im Bildhintergrund, beispielsweise durch Bewegungen von Fahrzeugen wie Tankfahrzeugen, können zu einer zumindest zeitweiligen Funktionseinschränkung bei der Bestimmung der Gaskonzentrationen führen, da diese die Gaswolke im Sichtfeld der Gaskamera verdecken können.
Portable Gaskamera-Systeme können auch zu einer zeitweisen Absicherung von Arbeitseinsätzen eingesetzt werden, beispielsweise von Arbeitsgruppen, welche Montage- oder Reparaturtätigkeiten an Tank- oder Rohrleitungssystemen ausführen. Dazu kann eine Gaskamera portabel eingesetzt und positioniert werden, um den Ort des Arbeitseinsatzes messtechnisch abzusichern, beispielsweise um einen räumlichen Bereich um den Ort des Arbeitseinsatzes herum messtechnisch auf Gaskonzentrationen bestimmter Zielgase zu überwachen, um bei einer Näherung einer Gaswolke die Mitarbeiter der Arbeitsgruppen rechtzeitig zu warnen.
Problematisch bei einem solchen mobilen Einsatz einer Gaskamera ist dabei, dass die Mitarbeiter der Arbeitsgruppe sich im Bereich der Messumgebung der Gaskamera aufhalten und somit Bestandteile des Bildvordergrundes bei der Erfassung der Gaskonzentrationen wie auch Gaskonzentrationsverteilungen und deren Veränderungen von Gaswolken sind. Da sich die Mitarbeiter der Arbeitsgruppe zumeist bei der Ausübung der Tätigkeiten in der Messumgebung bewegen, ergibt sich eine Problemstellung dahingehend, dass sich Messsituationen ergeben können, in denen eine Absicherung der Arbeitseinsätze nicht kontinuierlich gegeben ist, da diese Personen möglicherweise eine Gaswolke verdecken könnten. Zu einer verlässlichen Absicherung der Messumgebung bzw. der Umgebung des Einsatzortes ist eine Erkennung hilfreich, ob und wo sich am Einsatzort, insbesondere im Bildvordergrund eine Person oder mehrere Personen aufhalten.
So beschreibt die DE 4 414 434 A1 eine Verwendung einer Kamera mit Bildauswertung für eine Anwendung einer Personenerkennung auf einem Förderband im Bereich der Bergwerkstechnik.
Eine Erkennung von Personen ist aus dem Umfeld von Fahrzeugen, beispielsweise aus der US 6,904,347 BA oder der WO 2008 145 592 A1 bekannt. Die US 6,904,347 BA beschreibt, wie mittels eines Infrarotdetektors eine Anwesenheit und Position eines menschlichen Fahrzeuginsassen erkannt wird, um im Falle eines Unfalls bedarfsweise eine Auslösung eines Airbags zu initiieren oder nicht. Die WO 2008 145 592 A1 beschreibt eine biometrische Identifizierung von Personen im Fahrzeug mit Ermittlung von Personendaten mit einer Bereitstellung der Personendaten für Verwendung bei einem Notruf im Falle eines Notfalls.
Ausgehend von diesem Stand der Technik hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, die Zuverlässigkeit einer infrarot-optischen Gasmessvorrichtung zu verbessern.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figur näher erläutert.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gasmessung in einer Messumgebung weist eine zu einer infraroten Erfassung eines nicht-sichtbaren Bildbereiches in der Messumgebung geeignete erste Kamera auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gasmessung in einer Messumgebung weist eine zu einer Erfassung eines sichtbaren Bildbereiches in der Messumgebung geeignete zweite Kamera auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gasmessung in einer Messumgebung weist weiterhin eine Kontrolleinheit, eine Bedieneinheit, eine Ausgabeeinheit und eine Datenspeichereinheit auf.
Die erste Kamera kann beispielsweise als eine Kamera oder auch als ein Messdetektor oder als ein Punktdetektor zur Erfassung von Licht im nicht-sichtbaren infrarot-optischen Spektralbereich, also in einem Spektralbereich, der durch Wellenlängen λ = 0,78 µm bis 14,0 µm definierbar ist, ausgebildet sein. Ausgestaltungsformen der ersten Kamera können beispielsweise ortsfeste oder mobile thermografische oder infrarot-optische Überwachungskameras zur kontinuierlichen Raum- oder Bereichsüberwachung sein.
Die zweite Kamera kann beispielsweise als eine Kamera zur Erfassung von Licht im sichtbaren optischen Spektralbereich, also in einem Spektralbereich, der durch Wellenlängen λ = 0,4 µm bis 0,78 µm definierbar ist, ausgebildet sein. Ausgestaltungsformen der zweiten Kamera können beispielsweise ortsfeste oder mobile visuelle Überwachungskameras oder auch sogenannte Web- Cams zur kontinuierlichen Raum- oder Bereichsüberwachung sein.
Die Kontrolleinheit ist üblicherweise als eine zu einer Programmierung ausgestaltete programmierbare oder speicherprogrammierbare Einheit, beispielsweise in Form eines Mikroprozessors (µP), Mikrocomputers, Mikrocontrollers (µC) oder in vergleichbarer Form einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) oder eines programmierbaren Logikbaustein (ASIC, FPGA, PAL, GAL) ausgestaltet. Die Datenspeichereinheit ist ausgestaltet mit Elementen zur Datenspeicherung und Bereitstellung, welche üblicherweise in Form von flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicherbausteinen (RAM, ROM, EEPROM) oder Wechselmedien zur Datenspeicherung (SD-Card, CF-Card, USB-Stick) ausgebildet sind. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Gasmessvorrichtung, vorzugsweise die Ausgabeeinheit, mindestens eine optionale Schnittstelle zur Verbindung der Gasmessvorrichtung mit weiteren Geräten oder Komponenten aufweisen.
Die Bedieneinheit ist dazu ausgestaltet und vorgesehen, einem Anwender eine räumliche Orientierung mindestens eines Erfassungsbereiches in der Messumgebung zu ermöglichen und damit den Erfassungsbereich in Position und Größe in der Messumgebung zu definieren, indem die Bedieneinheit dem Anwender eine Möglichkeit gibt, die räumliche Position des Erfassungsbereiches auszuwählen.
Die Kontrolleinheit ist zu einer Kontrolle der ersten Kamera derart ausgebildet, die Erfassung von Bildinformationen innerhalb des mindestens einen Erfassungsbereiches zu initiieren und die erfassten Bildinformationen als erste Bilddaten in einem ersten Bilddatensatz der Datenspeichereinheit zu speichern.
Die Kontrolleinheit ist weiterhin zu einer Kontrolle der zweiten Kamera derart ausgebildet, die Erfassung von Bildinformationen in dem Erfassungsbereich zu initiieren und die erfassten Bildinformationen als zweite Bilddaten in einem zweiten Bilddatensatz der Datenspeichereinheit zu speichern.
Die Kontrolleinheit ist in Zusammenwirkung mit der Datenspeichereinheit mittels einer Datenverarbeitung des ersten und zweiten Bilddatensatzes ausgebildet, besondere Bildbereiche, welche Konturen oder Umrisse einzelner Personen oder mehrerer Personen wie auch einzelne Personen oder eine Gruppe von Personen indizieren, zu bestimmen und zu markieren und als markierte Daten in dem ersten Bilddatendatensatz einzuordnen. Die Markierung kann beispielsweise mittels Adressierung von Daten oder Datenbereichen in der Datenspeichereinheit erfolgen.
Die Kontrolleinheit ist weiterhin ausgebildet, auf Basis des ersten Bilddatensatzes unter Berücksichtigung der markierten Daten in dem ersten Bilddatensatz mindestens eine Gaskonzentration eines Gases oder eines Gasgemisches in der Messumgebung zu bestimmen und der Ausgabeeinheit bereitzustellen.
Die Ausgabeeinheit ist ausgebildet, ein Ausgabesignal bereitzustellen oder auszugeben, welches die mindestens eine bestimmte Gaskonzentration indiziert.
Zusammenfassend ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung zu einer Erfassung eines nicht-sichtbaren Bildbereiches in der Messumgebung mittels der ersten Kamera und einer Erfassung eines sichtbaren Bildbereiches in der Messumgebung mittels der zweiten Kamera eine Zusammenwirkung von Kontrolleinheit, Bedieneinheit, Ausgabeeinheit und Datenspeichereinheit derart, dass:

- die Bedieneinheit dem Anwender eine räumliche Orientierung mindestens eines Erfassungsbereiches in der Messumgebung ermöglicht,
- die Kontrolleinheit die erste Kamera und zweite Kamera derart kontrolliert, um Bildinformationen im sichtbaren und nicht-sichtbaren Bereich zu erfassen und als Bilddatensätze in der Datenspeichereinheit zu speichern,
- die Kontrolleinheit in Zusammenwirkung mit der Datenspeichereinheit besondere Bildbereiche bestimmt, welche Konturen oder Umrisse einzelner Personen oder mehrerer Personen wie auch einzelne Personen oder eine Gruppe von Personen indizieren,
- die Kontrolleinheit in Zusammenwirkung mit der Datenspeichereinheit die bestimmten besonderen Bildbereiche, welche Konturen oder Umrisse einzelner Personen oder mehrerer Personen wie auch einzelne Personen oder eine Gruppe von Personen indizieren, markiert und unter Berücksichtigung der markierten Daten mindestens eine Gaskonzentration eines Gases oder eines Gasgemisches in der Messumgebung bestimmt,
- die Ausgabeeinheit in Zusammenwirkung mit der Kontrolleinheit ein Ausgabesignal bereitstellt oder ausgibt, welches die mindestens eine bestimmte Gaskonzentration indiziert.

Die räumliche Orientierung des mindestens einen Erfassungsbereiches in der Messumgebung erfolgt dabei derart, dass in oder an der Bedieneinheit eines oder mehrere Bedienelemente angeordnet oder der Bedieneinheit eines oder mehrere Bedienelemente zugeordnet sind, mit deren Hilfe es dem Anwender möglich ist, einen Bildausschnitt in der Messumgebung auszuwählen. Dazu erforderliche Funktionen zur Auswahl des Bildausschnitts in der Messumgebung, beispielsweise eines Teils eines Industrieareals oder einer Industrieanlage, wie z. B. Bildfokussierung und Bildvergrößerung sowie Einstellungen von Kontrast, Helligkeit, Farbauswahl und Farbjustierung, werden typischerweise mittels Bedien- oder Einstellelementen (Pfeiltasten, Drehköpfe, Drucktasten, Touch Screen Displays) vorgenommen.
Nach Auswahl des Bildausschnitts wird dann kontinuierlich die Kontrolle der ersten und zweiten Kamera mittels der Kontrolleinheit ausgeführt, so dass Bilder der beiden Kameras erfasst werden und als Bilddaten im ersten Bilddatensatz und zweiten Bilddatensatz in der Datenspeichereinheit gespeichert werden.
Die ermittelten besonderen Bildbereiche werden nach der Bestimmung durch die Kontrolleinheit auf Basis der Bilddaten der ersten und zweiten Kamera im ersten Bilddatensatz markiert. Die Markierung der besonderen Bildbereiche kann beispielsweise mittels Sortierung, Adressierung oder Umadressierung von Daten oder Datenbereichen innerhalb der Datenspeichereinheit erfolgen. Die besonderen Bildbereiche sind dabei vorzugsweise durch Koordinaten im Bildausschnitt beschreibbar. Geeignete Koordinatensysteme sind beispielsweise ein kartesisches Koordinatensystem oder ein zum Bildmittelpunkt des Bildausschnitts referenziertes Polarkoordinatensystem.
Die Ermittlung der besonderen Bildbereiche erfolgt mit Hilfe mathematischer und statistischer Methoden, wie sie beispielsweise in US 6,130,964 B dargelegt sind. Die dort erläuterte und verwendete Methode ermittelt dabei diejenigen Bildbereiche in dem Bildausschnitt, welche einzelne Personen oder deren Konturen wie auch mehrere Personen oder deren Konturen indizieren, auf die nachfolgend beschriebene Weise. Dabei fließen räumliche und zeitliche Informationen zu einer zweimaligen Segmentierung in einen Doppelpartitionsansatz ein, wobei diese Informationen nach einer ersten Einteilung in Objekte - beispielsweise Personen - nochmals in den momentanen Bildausschnitt projiziert werden und anschließend erneut segmentiert werden. Dies erhöht die Genauigkeit der Segmentierung und lässt zu, dass auch sich inhomogen bewegende und statische Objekte segmentiert werden können. Konturen von Personen weisen dabei typische Umfangsformen von menschlichen Körpern mit Kopf, Rumpf, Armen und Beinen auf, welche für ein frontales Profil und/oder ein seitliches Profil eine physiologische Charakteristik für menschliche Körperformen darstellen. Es können aber auch Bekleidungselemente und Ausrüstungsgegenstände wie Helme oder auf dem Rücken getragene Atemschutzgeräte mit in das frontale Profil und/oder seitliche Profil mit als technisch bedingte Charakteristika in die Konturen einfließen, sodass sich eine Kombination aus physiologischer Charakteristik und technisch bedingter Charakteristika ergibt. Daneben kann die Bewegungsorientierung der Personen, wie aufrecht oder vorgebeugt stehend, gehend, hockend, die physiologische Charakteristik ergänzen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Berücksichtigung der markierten Daten in dem ersten Bilddatendatensatz von der Kontrolleinheit mittels eines Austausches der markierten Daten in dem ersten Bilddatendatensatz durch Ersatzdaten ausgeführt.
Die Ersatzdaten können auf unterschiedliche Weise gebildet oder ermittelt werden und damit von der Kontrolleinheit bei der Berücksichtigung des besonderen Bildbereiches und/ oder der markierten Daten angewendet werden.
Die Ersatzdaten können dabei nach mindestens einer der nachfolgenden Varianten ausgestaltet sein oder ermittelbar sein, so dass

• die Ersatzdaten auf Daten basieren, die nicht dem besonderen Bildbereich zugehörig sind,
• die Ersatzdaten als statische Ersatzdaten ausgebildet sind, welche nicht auf aktuellen Daten aus der tatsächlichen Messumgebung basieren,
• die Ersatzdaten nicht auf aktuellen Daten aus der Messumgebung basieren,
• die Ersatzdaten auf Daten des ersten Bilddatensatzes basieren, welche Bereiche einer unmittelbaren Umgebung des besonderen Bildbereiches in der Messumgebung repräsentieren,
• die Ersatzdaten auf Basis von Daten des ersten Bilddatensatzes berechnet werden können, welche Bereiche einer unmittelbaren Umgebung des besonderen Bildbereiches in der Messumgebung repräsentieren.

Der Austausch der Ersatzdaten im ersten Bilddatendatensatz kann vorzugsweise dadurch erfolgen, dass diejenigen Bildelemente (Pixel) des besonderen Bildbereichs im ersten Bilddatensatz sozusagen „pixelweise“ durch Ersatzdaten ausgetauscht werden.
Hierbei sind die Ersatzdaten vorzugsweise als statische Ersatzdaten ausgebildet, welche nicht auf Daten aus der tatsächlichen Messumgebung basieren. Es könnte sich beispielsweise darum handeln, dass die Werte auf einen Wert von Null oder auf den Maximalwert gesetzt werden.
Ein solcher Ansatz kann prinzipbedingt zu einer Unterschätzung bzw. Überschätzung der Gaskonzentration führen und zwar unterschiedlich, je nach räumlicher Ausdehnung der Personen oder Personengruppe im Verhältnis zur räumlichen Ausdehnung der Gaswolke.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform werden von der Kontrolleinheit die Ersatzdaten aus Daten des ersten Bilddatensatzes ermittelt. Diese Daten sind nicht dem besonderen Bildbereich zugehörig und repräsentieren Bereiche in der unmittelbaren Umgebung des besonderen Bildbereiches. Die unmittelbare Umgebung des besonderen Bildbereiches ist dabei in gleicher Weise wie die besonderen Bildbereiche vorzugsweise durch Koordinaten im Bildausschnitt beschreibbar. Geeignete Koordinatensysteme sind beispielsweise ein kartesisches Koordinatensystem oder ein zum Bildmittelpunkt des Bildausschnitts referenziertes Polarkoordinatensystem.
Das gesamte Bild sei mit der Menge I bezeichnet, der besondere Bildbereich - also die segmentierten Personen im Sichtfeld - mit der Menge A. Die Ersatzdaten A' für die Pixel im besonderen Bildbereich A sind dann beispielsweise Daten in der unmittelbaren Umgebung des besonderen Bildbereiches A:
Beispielsweise können die Pixel im besonderen Bildbereich durch das Maximum bzw. das Minimum der umgebenden Werte, so sie sich nicht auch im besonderen Bildbereich befinden, ersetzt werden.
Daraus ergibt sich für die Ersatzdaten gemäß der nachfolgenden Formel 1: $\begin{array}{l} A' = \\ {P i x e l x \in A ∣ x = max (w_{1} * x_{1}, \dots, w_{n} * x_{n}), f ü r w_{1}, \dots, w_{n} \in ℝ, f ü r x_{1}, \dots, x_{n} \in \frac{I}{A}, [\begin{matrix} x_{1} & \dots & x_{\frac{n}{3}} \\ \dots & x & \dots \\ x_{\frac{2 n}{3}} & \dots & x_{n} \end{matrix}]} \end{array}$
Hierbei sind die Anzahl der zur Berechnung der Ersatzdaten herangezogenen umgebenden Werte - also die Größe n der betrachteten Matrix um den zu ersetzenden Wert x - sowie eine mögliche Gewichtung w_i der Werte dieser Matrix auf den Kontrast der Kameras anpassbar. Auch ein Ansatz nach dieser weiter bevorzugten Ausführungsform mit Betrachtung des Minimums bzw. Maximums kann zu einer Unterschätzung bzw. Überschätzung der tatsächlichen Gaskonzentration führen. Allerdings ist die Unterschätzung bzw. Überschätzung der tatsächlichen Gaskonzentration aber in der Auswirkung deutlich weniger gravierend als bei einer Ausgestaltung der Ersatzdaten mit Werten von Null oder Maximalwert.
Des Weiteren kann in einer weiter bevorzugten Ausführungsform auch ein Mittelwert anstelle des Maximums zum Einsatz kommen. Hierbei sind die genausten Werte bzgl. eines räumlichen (nicht zeitlichen) Ersatzparameters erzielbar. Die Ersatzdaten können vorzugsweise auch auf Basis von arithmetischen oder quadratischen Mittelwerten, Medianwerten, als gleitender Mittelwert oder dergleichen ermittelt werden.
Der Vorteil dieser Methode ist die kurze Rechenzeit, da dabei nur Daten aus dem aktuellen Bildausschnitt verwendet werden müssen.
Die unmittelbare Umgebung U des besonderen Bildbereiches, also die unmittelbare Umgebung einer Kontur einer Person oder einer Kontur einer Gruppe von Personen, kann dabei wie folgt beschrieben werden: $U = {P i x e l x \in I / A | d i s t (x, A) < m, d i s t (x, A) = m i n_{a \in A} (x, a)}$
Natürlich kann auch hierbei die Größe des umgebenden Bereiches angepasst werden. Insbesondere sollte darauf geachtet werden, dass die die gewählte Matrixgröße n in Formel 1 zum gewählten Distanzmaß m passt.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform werden von der Kontrolleinheit die Ersatzdaten aus Daten ermittelt, welche zu einem vorherigen Zeitpunkt mittels der ersten Kamera erfasst wurden und in einem vierten Bilddatensatz abgelegt worden sind.
Bei den zu dem vorherigen Zeitpunkt erfassten Daten handelt es sich dabei um Daten, deren Bildelemente (Pixel) keine Person bzw. Personen oder Konturen einzelner Personen oder mehrerer Personen indizieren. Diese vorherigen Daten indizieren dabei im Wesentlichen eine vorherige Situation der Messumgebung ohne eine Anwesenheit von Personen in dem Bereich des Bildausschnitts einer im Wesentlichen räumlich identischen Position der Messumgebung.
Als vorherige Daten eignen sich Daten eines während der Inbetriebnahme der Gasmesseinrichtung aufgenommenen Hintergrundbildes, das auf einen fixen Punkt skaliert wird. Das während der Inbetriebnahme aufgenommene Hintergrundbild wird typischerweise verwendet, um Außentemperaturunterschiede auszugleichen.
Für das Bild I_N zu einem vorherigen Zeitpunkt ergibt sich die Formel 3: $I_{N}^{'} = {P i x e l x \in I_{N} | x = c * x, c S k a l i e r u n g s f a k t o r}$
Der Skalierungsfaktor c ergibt sich dabei aus dem Quotienten der Pixelwerte von I_N und I an einem vorher festgelegten fixen Punkt, um die Umgebungsveränderung auszugleichen. Dieser vorher festgelegte fixe Punkt ist vorzugsweise ein Punkt vor einem statischen Hintergrund, der Umgebungsveränderungen wie beispielweise Veränderungen der Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist.
Für die Ersatzdaten ergibt sich dann: $A' = {P i x e l x \in A | x = x_{N}, x_{N} \in I_{N}^{'}} .$
Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die zeitliche Entwicklung berücksichtigt wird und Strukturen, die sich hinter den segmentierten Personen befinden, Berücksichtigung finden. Die Konzentrationsbestimmung vereinfacht sich dadurch stark und wird genauer. Allerdings wird unter Umständen in einigen Fällen auch eine Gaswolke nicht abgebildet, sofern diese sich zum betrachteten früheren Zeitpunkt noch nicht mit im Bild befunden hat. Dies führt evtl. zu einer Unterschätzung der Situation der Messumgebung, also auch der ermittelten Gaskonzentrationen in der Messumgebung.
Als vorherige Daten eignen sich Daten eines Zeitintervalls oder eines Zeitpunktes zeitlich unmittelbar vor dem Zeitpunkt, zu dem Personen im Sichtbereich festgestellt wurden, ebenfalls skaliert auf einen fixen Punkt. Als ein typisches Zeitintervall für eine Situation, unmittelbar vor dem Zeitpunkt, zu dem Personen im Sichtbereich festgestellt wurden, kann dabei beispielsweise eine Zeitdauer von wenigen Sekunden gewählt werden. Vorteilhafterweise war während dieser Zeitdauer eine ähnliche Zusammensetzung und Konzentration eines Gasgemisches in der Messumgebung bzw. im Bildausschnitt gegeben wie zu und nach Zutritt oder Anwesenheit von Personen in den Bildausschnitt bzw. in die Messumgebung.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform werden die Pixel aus dem besonderen Bildbereich durch das letzte oder eine Kombination der letzten Pixel ersetzt, als das oder die Pixel noch nicht zum besonderen Bildbereich zugehörig waren.
Für den Maximumsoperator ergibt sich beispielsweise: $A' = {P i x e l x \in A | x = max (x_{1}, \dots, x_{n}), x_{i} \in I_{i}^{'}, i = 1, \dots, n, x_{i} \notin A_{i}}$
Für den Minimumsoperator ergibt sich beispielsweise: $A' = {P i x e l x \in A | x = min (x_{1}, \dots, x_{n}), x_{i} \in I_{i}^{'}, i = 1, \dots, n, x_{i} \notin A_{i}}$
Für den Mittelwertsoperator ergibt sich beispielsweise: $A' = {P i x e l x \in A | x = mean (x_{1}, \dots, x_{n}), x_{i} \in I_{i}^{'}, i = 1, \dots, n, x_{i} \notin A_{i}}$
Die Ersatzdaten können somit - wie in Formel 7 beispielhaft gezeigt - vorzugsweise auch auf Basis von arithmetischen oder quadratischen Mittelwerten, Medianwerten, als gleitender Mittelwert oder dergleichen aus Daten eines beliebigen Zeitintervalls ermittelt werden.
Des Weiteren sind die Anzahl n der berücksichtigten Zeitpunkte in der Vergangenheit sowie eine mögliche Gewichtung c der Zeitpunkte variabel, wobei vorzugsweise die Daten, welche in dem typischen Zeitintervall zeitlich nahe zum aktuellen Zeitpunkt erfasst wurden, mit mehr Gewicht in die Ersatzdaten eingehen als Daten, welche in dem typischen Zeitintervall zeitlich ferner zum aktuellen Zeitpunkt erfasst wurden. $A' = {P i x e l x \in A | x = mean (c_{1} * x_{1}^{1}, \dots, c_{n} * x_{1}^{p}), c_{i} \in ℝ; x_{1}^{i} \in \frac{I_{i}^{'}}{A_{i}}, i = 1, \dots, p}$
Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die Vergleichswerte in der näheren Vergangenheit liegen und somit die Chancen höher sind, dass die Ersatzdaten die mögliche Gaswolke mit beinhalten.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Ersatzdaten aus einer Kombination von zeitlicher und räumlicher Ersatzdatenerstellung gewonnen. Das heißt, dass in Bezug auf die vorangegangene Ausführungsform nicht nur die Werte am jeweiligen zu ersetzenden Pixel zu den vorherigen Zeitpunkten betrachtet werden, sondern auch deren umgebende Pixel zu den vorherigen Zeitpunkten.
Diese Ausführungsform ist die wohl genaueste Möglichkeit, Ersatzdaten zu berechnen, da sowohl zeitliche als auch räumliche Informationen zur Ersatzdatengenerierung genutzt werden.
Die zugehörige Formel 9 ergibt sich aus den vorangegangenen Betrachtungen wie folgt: $\begin{array}{l} A' = {P i x e l x \in A | x \\ = max (w_{1} * \sum_{i = 1}^{p} c_{i} * x_{1}^{i}, \dots w_{n} * \sum_{i = 1}^{p} c_{i} * x_{n}^{i}), f ü r w_{1}, \dots, w_{n}, c_{1}, \dots c_{n} \\ \in ℝ, f ü r x_{1}^{i} \in I_{i}^{'} / A_{1} [\begin{matrix} x_{1} & \dots & x_{\frac{n}{3}} \\ \dots & x & \dots \\ x_{\frac{2 n}{3}} & \dots & x_{n} \end{matrix}]} \end{array}$
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Kontrolleinheit ausgebildet, die markierten Daten in dem ersten Bilddatendatensatz durch Ersatzdaten auszutauschen und aus dem ersten Bilddatensatz und den Ersatzdaten einen dritten Bilddatensatz zu erzeugen. Diese weiter bevorzugte Ausführungsform stellt dabei eine besondere Variante der erfindungsgemäßen Ausführungsform dar, in welcher nicht nur eine Markierung und eine Berücksichtigung dieser besonderen Bildbereiche im ersten Bilddatensatz bei der Konzentrationsbestimmung erfolgt, sondern in einem dritten Bilddatensatz ein gemeinsamer Bilddatensatz aus Ersatzdaten und den nicht-markierten Daten des ersten Bilddatensatzes erzeugt wird, welcher zur weiteren Bestimmung der mindestens einen Gaskonzentration des Gases oder Gasgemisches in der Messumgebung geeignet ist, wobei dann im ersten Bilddatensatz eine fortlaufende Aktualisierung in Bezug auf Veränderungen sowohl hinsichtlich von Bewegungen der Personen oder Gruppen von Personen als auch hinsichtlich Bewegungen von Gasen wie auch Veränderungen von konstruktiven Elementen (Leiter, Gerüste, Rohrleitungen) im Bildausschnitt und/oder der Messumgebung ermöglicht ist. Dies ermöglicht eine Konzentrationsbestimmung, die die vorhandenen Personen nicht nur berücksichtigt, sondern tatsächlich Ersatzdaten heranzieht, die simulieren, wie es hinter den vorhandenen Personen aussieht.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Kontrolleinheit ausgebildet, auf Basis des dritten Bilddatensatzes mindestens eine Gaskonzentration des Gases oder Gasgemisches in der Messumgebung zu bestimmen. Die Bestimmung der Gaskonzentration auf Basis des ersten Bilddatensatzes und/oder des dritten Bilddatensatzes kann derart erfolgen, dass das Verhältnis zweier Messergebnisse betrachtet wird. Dabei handelt es sich zum einen um ein Messergebnis aus dem Wellenlängenbereich des Gases und zum anderen um ein Messergebnis aus einem Wellenlängenbereich, in dem das Gas nicht aktiv ist. Beide Messergebnisse werden von der Kontrolleinheit mit dem Hintergrund korrigiert.
Diese Messergebnisse können durch unterschiedliche technische Ausprägungen ermittelt werden. Beispielsweise in US 6,803,577 B erfolgt die Bestimmung von Gasarten und Gaskonzentrationen mit Hilfe spektraler Daten, die gleichzeitig von zwei Kameras aufgenommen werden, wobei eine durch eine mit dem Zielgas gefüllte Zelle gefiltert wird. Die Konzentration ergibt sich dann aus dem Verhältnis der Messwerte zur Konzentration in der Gaszelle, die zur Filterung benutzt wurde. In US 7,977,639 B wird eine Kamera zusammen mit unterschiedlichen Filtern benutzt. Die notwendigen Bilder entstehen also nacheinander. Die Konzentrationsbestimmung basiert dann auf dem Verhältnis zu einem vorhandenen Parametersatz.
In dieser weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Ausgabeeinheit ausgebildet, auf Basis des dritten Bilddatensatzes ein Ausgabesignal bereitzustellen oder auszugeben, welches die mindestens eine bestimmte Gaskonzentration indiziert.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Ausgabeeinheit ausgebildet, auf Basis des dritten Bilddatensatzes ein Steuersignal bereitzustellen oder auszugeben, welches ein Ersatzbild der Messumgebung repräsentiert. In diesem Ersatzbild nach dieser weiter bevorzugten Ausführungsform sind dabei die besonderen Bildbereiche durch Ersatzdaten derart ausgetauscht, dass keine Informationen zu Personen oder Gruppen von Personen in den nicht-sichtbaren Bilddaten mit enthalten sind, sondern stattdessen versucht wird, die thermografische bzw. spektrale Situation an Stelle der Personen zu simulieren.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird zur besseren Visualisierung der dritte Bilddatensatz mit den erfassten sichtbaren Bildinformationen überlagert, wobei die Personen im Sichtbaren beispielsweise als ein Umriss zwar zu sehen sind, die überlagerten spektralen Informationen aber die Gaswolke bzw. die Konzentrationsverteilung in der Gaswolke und nicht die Personen selbst darstellen. Die Überlagerung von erfassten spektralen Bildinformationen aus dem nicht-sichtbaren optischen Bereich mit den erfassten sichtbaren Bildinformationen erfolgt dabei beispielsweise mittels bekannter Methoden der Bildverarbeitung, wie es beispielsweise in der US 8,755,597 B oder der US 8,520,970 B beschrieben ist. Als erstes erfolgt dabei die Anpassung der Auflösung und des Sichtbereiches durch eine Koordinatentransformation, damit die Details letztendlich auch an der richtigen Stelle überlagert werden. Die Überlagerung erfolgt dabei derart, dass das sichtbare Bild der zweiten Kamera mittels einer Hochpassfilterung und das nicht-sichtbare Infrarotbild der ersten Kamera mittels einer Tiefpassfilterung bearbeitet werden und anschließend die gefilterten Daten zu einem Bild zusammengefügt werden.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird zur besseren Visualisierung der dritte Bilddatensatz mit den erfassten sichtbaren Bildinformationen überlagert, so dass Personen nicht nur im sichtbaren Anteil der Überlagerung dargestellt werden, sondern die Konturen einzelner Personen oder Konturen von mehreren Personen auch als eine Umriss- oder Linienform mit dargestellt sind. Die Überlagerung erfolgt dabei wie zuvor oben beschrieben. Die Konturen der besonderen Bereiche A werden ermittelt und nach einer Koordinatentransformation im Ersatzbild mit dargestellt.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Kontrolleinheit ausgebildet, mittels einer Verarbeitung des ersten und/oder zweiten Bilddatensatzes an den einzelnen Personen oder mehreren Personen angebrachte Markierungselemente zu erkennen und eine oder mehrere Markierungsinformationen in einem Markierungsdatensatz zu speichern. Solche Markierungselemente können beispielsweise als Beschriftungen oder Markierungen auf der Arbeitskleidung bzw. markante Eigensicherungsprodukte im sichtbaren Bereich ausgestaltet sein. Markierungselemente können beispielsweise als Teil der Kleidung oder an der Kleidung oder an dem Schutzhelm der Person oder der Personen angebrachte Elemente ausgestaltet sein, welche mittels Klettverschluss, Druckknöpfen, Magnetverbindungen, Klebeverbindungen, Sicherheitsnadeln, Clips oder speziell ausgebildeter Rastelemente oder Andockverbindungen (Bajonett) an der Kleidung befestigt werden können. Die Markierung kann in unterschiedlicher Form und/oder Farbgebung ausgebildet sein und durch die Form und/oder Farbgebung unterschiedliche individuelle Personen indizieren oder verschiedene Personengruppen (Wartungsteams, Montageteams, Besucher) indizieren. Es können beispielsweise auch aktive Marker, beispielsweise IR-LEDs, zur Markierung verwendet werden, welche im nicht-sichtbaren Bereich mit erfassbar und als Daten dann mit im ersten Bilddatensatz vorhanden sind. Die Erkennung von einzelnen oder mehreren Personen erfolgt mittels bekannter Methoden der Bildverarbeitung dabei in ähnlicher Weise, wie beispielsweise in der US 7,769,236 beschrieben, wobei über einen Kantendetektor die zu erwartende Markierung im Bild gesucht und gefunden wird und dann mit den Eigenschaften der zu erwartenden Markierung verglichen wird und entsprechend den Eigenschaften eine Zuordnung zu definierten Personen oder Personengruppen erfolgen kann.
Ein möglicher zu verwendender Kantendetektor wird in US 8,300,949 B2 beschrieben. Nach geeigneter Filterung zur Akzentuierung hoher Frequenzen werden in horizontaler und vertikaler Richtung starke Intensitätsunterschiede im Bild gesucht. An diesen Stellen sind auch im Originalbild Kanten zu finden.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Kontrolleinheit ausgebildet, auf Basis des Markierungsdatensatzes und des ersten, zweiten oder dritten Bilddatensatzes mindestens ein, einer einzelnen Person zuordenbares Identifizierungssignal zu bestimmen. Die Ausgabeeinheit ist in dieser weiter bevorzugten Ausführungsform zur Ausgabe des die Messumgebung repräsentierenden Ersatzbildes auf Basis des Identifizierungssignals und des Steuersignals ausgebildet. Dabei wird mit Hilfe des Identifizierungssignals eine der mindestens einen Person zuordenbare Markierungsinformation in das Ersatzbild eingeblendet, integriert oder überlagert. Diese Einblendung oder Überlagerung kann beispielsweise in Form einer Kennung als ein alphanumerischer Code, ein Namenskürzel, als ein Klarname oder ein Foto der Person oder ähnlich ausgestaltet sein.
Die Einblendung oder Überlagerung von Markierungsinformationen erfolgt dabei beispielsweise mittels bekannter Methoden der Bildverarbeitung, wie es beispielsweise in EP 0443064 beschrieben ist. Dabei erfolgt die Einblendung oder Überlagerung mittels sichtbarer Bildelemente (Pixel), welche durch Markierungselemente indiziert sind, auf folgende Weise, dass der markierte Bildbereich durch ein vorher definiertes zweites Bild ersetzt wird, wobei auf eine angemessene Kontrastierung im Vergleich zum Ausgangsbild geachtet wird, um die Visualisierung zu verbessern.
Die beschriebenen Ausführungsformen stellen jeweils für sich als auch in Kombination miteinander besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gasmessvorrichtung dar. Dabei sind auch sämtliche sich durch Kombination oder Kombinationen mehrerer Ausführungsformen ergebende weitere Ausführungsformen und deren Vorteile gleichwohl vom Erfindungsgedanken mit erfasst, wenn auch nicht sämtliche Kombinationsmöglichkeiten von Ausführungsformen dazu im Detail jeweils ausgeführt sind. Die in den beschriebenen Ausführungsformen von der Kontrolleinheit ausgeführten Steuerungen, Datenoperationen, Datenmanipulationen, Berechnungen, Auswertungen und Bereitstellungen von Ausgaben können auch als ein Verfahren, vorzugsweise als ein computerimplementiertes Verfahren, ausgestaltet sein. Dabei kann die Kontrolleinheit in Form von Hardware-Bausteinen (FPGA, ASIC, GAL) oder eines oder mehrerer Prozessoren (µC, µP, DSP) ausgebildet sein, um Instruktionen zur Durchführung von Steuerungen, Datenoperationen, Datenmanipulationen, Berechnungen, Auswertungen und Bereitstellungen von Ausgaben, welche in einem Speicherbereich implementiert sein können, zu verarbeiten.
Die vorliegende Erfindung wird mit Hilfe folgender Figur und der zugehörigen Figurenbeschreibung ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert. Es zeigt in einer schematisch vereinfachten Darstellung:

1 eine schematische Darstellung einer infrarot-optischen Gasmessvorrichtung.

Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine infrarot-optische Gasmessvorrichtung 1 mit einer ersten Kamera 3 und einer zweiten Kamera 5 sowie einer Kontrolleinheit 13, einer Datenspeichereinheit 15, einer Bedieneinheit 17 und einer Ausgabeeinheit 19 in einer Messumgebung 7, in welcher eine oder mehrere Personen 9 zugegen sind. Die Kontrolleinheit 13 ist zur Kontrolle bzw. Steuerung der Gasmessvorrichtung 1, insbesondere der Kameras 3 und 5, sowie auch zu einer Datenanalyse von mittels der Kameras 3 und 5 erfassten Signale vorgesehen und weist dazu eine Recheneinheit (µC) 13' und einen Arbeitsspeicher (RAM) 13" auf.
Weiterhin ist eine Bedieneinheit 17 vorgesehen, in welcher Bedienelemente 17' angeordnet sind, um einem Anwender die Möglichkeit zu geben, die Vorrichtung 1 zur Gasmessung mit den Kameras 3, 5 in einem räumlichen Szenario einzurichten bzw. auszurichten. Diese Einrichtung bzw. Ausrichtung der Kameras 3, 5 definiert einen nicht-sichtbaren Bildbereich 33, welcher mittels der ersten Kamera 3 erfasst wird, und einen sichtbaren Bildbereich 55, welcher mit der zweiten Kamera 5 erfassbar ist. Die Bildbereiche 33, 55 ergeben im Überlapp einen Erfassungsbereich 11. Der Anwender kann mittels der Bedieneinheit 17 dann die räumliche Orientierung 11 des Erfassungsbereiches in der Messumgebung 7 wählen. Dies kann beispielsweise derart geschehen, dass eine Drehung oder Verschwenkung der Kameras 3, 5 in manueller oder motorisierter Bewegung erfolgt.
Die Kontrolleinheit 13 ist dabei sowohl zur Kontrolle der ersten Kamera 3 sowie der zweiten Kamera 5 ausgestaltet als auch zur Erfassung nicht-sichtbarer Bildinformationen 33' des nicht-sichtbaren Bildbereiches 33 mittels der ersten Kamera 3 sowie sichtbarer Bildinformationen 55' des sichtbaren Bildbereiches 55 mittels der zweiten Kamera 5. Die Kontrolleinheit 13 ist in Zusammenwirkung mit der Datenspeichereinheit 15 zu einer Datenverarbeitung der erfassten Bildinformationen 33' und 55' ausgebildet. Bei dieser Zusammenwirkung werden die sichtbaren Bildinformationen 55' als sichtbare Bilddaten 53' in einem zweiten Bilddatensatz 53 der Datenspeichereinheit 15 gespeichert. Weiterhin werden bei dieser Zusammenwirkung die nicht-sichtbaren Bildinformationen 33' als nicht-sichtbare Bilddaten 35' in einem ersten Bilddatensatz 35 der Datenspeichereinheit 15 gespeichert. Die Zusammenwirkung von Datenspeichereinheit 15 und Kontrolleinheit 13 ermöglicht weiterhin, aus dem ersten Bilddatensatz 35 und dem zweiten Bilddatensatz 53 mittels einer Datenverarbeitung besondere Bildbereiche 66 zu identifizieren. Diese besonderen Bildbereiche 66 indizieren Personen oder Konturen von einzelnen Personen 9, mehrerer Personen 9, welche sich in dem Erfassungsbereich 11 aufhalten. Diese besonderen Bildbereiche 66 werden als markierte Daten 66' in dem ersten Bilddatensatz 35 eingeordnet. Auf Basis des ersten Bilddatensatzes 35 mit den markierten Daten 66' ist die Kontrolleinheit 13 dann in der Lage, mindestens eine Gaskonzentration 21' eines Gases oder eines Gasgemisches in der Messumgebung 7 in dem Erfassungsbereich 11 zu bestimmen. Mittels einer der Kontrolleinheit 13 zugeordneten oder in der Kontrolleinheit 13 angeordneten Ausgabeeinheit 19 wird die mindestens eine Gaskonzentration 21 des Gases oder Gasgemisches als ein Ausgabesignal 21 bereitgestellt oder ausgegeben. Das Ausgabesignal 21 indiziert dabei die mindestens eine Gaskonzentration 21' des Gases oder Gasgemisches in der Messumgebung 7 bzw. im Erfassungsbereich 11. Mittels des Ausgabesignals 21 kann beispielsweise eine visuelle Darstellung 23 erzeugt oder bereitgestellt werden. Die visuelle Darstellung 23 kann dabei die visuellen Bilddaten 53' in Zusammenschau mit der Gaskonzentration 21' in grafischer Form darstellen. In der Kontrolleinheit 13 werden die markierten Daten 66' dazu genutzt, in den besonderen Bildbereichen 66 die Bildelemente, welche Personen 9 zuzuordnen sind, durch Ersatzdaten 37 zu ersetzen. Als Ersatzdaten 37 werden insbesondere Daten aus dem ersten Bilddatensatz 35 ermittelt, welche dem besonderen Bildbereich 66 nicht zugehörig sind und dabei Bereiche einer unmittelbaren Umgebung dieser besonderen Bildbereiche 66 in der Messumgebung 7 repräsentieren. Dies sind beispielsweise dann erfasste Daten des ersten Bilddatensatzes 35, welche gleichsam eine gasförmige Hülle oder Umhüllung der Personen 9 in der Messumgebung 77 repräsentieren. Eine Alternative zur Gewinnung der Ersatzdaten ist dann gegeben, wenn sich die Personen 9 in der Messumgebung 11 in Bewegung befinden. In einem solchen Fall können Daten aus dem ersten Bilddatensatz 35 herangezogen werden, welche zu einem früheren Zeitpunkt erfasst wurden, als an dieser räumlichen Position keine Personen 9 in der Messumgebung 7 zugegen waren. Zweckmäßiger sind diese Daten des früheren Zeitpunkts aus dem ersten Bilddatensatz 35 für die weitere Bearbeitung in einen vierten Bilddatensatz 41 innerhalb der Datenspeichereinheit 15 zur Verwendung als Ersatzdaten 37 kopiert oder verschoben worden.
Die Kontrolleinheit 13 ist dazu ausgebildet, aus dem ersten Bilddatensatz 35 und den Ersatzdaten 37 einen dritten Bilddatensatz 39 zu bestimmen und auf Basis dieses dritten Bilddatensatzes 39 die mindestens eine Gaskonzentration 21' des Gases oder Gasgemisches in der Messumgebung 7 zu bestimmen. Die Ausgabeeinheit 19 ist dann dazu ausgebildet, auf Basis des dritten Bilddatensatzes 39 ein Ausgabesignal 21 zu bestimmen und bereitzustellen, welches ein Ersatzbild 57 der Messumgebung repräsentiert, in dem sichtbare Bildinformationen 53 und nicht-sichtbare Bildinformationen 33' zur leichteren Orientierung überlagert dargestellt werden. Im nicht-sichtbaren Anteil dieses Ersatzbildes 57 sind die Bereiche, in denen Personen 9 das Bild bestimmen, durch die Ersatzdaten 37 ersetzt. In dieser 1 ist dargestellt, dass in diesem Ersatzbild 57 in der visuellen Darstellung 23 die Personen als Linienform 9' mit enthalten sind. In einer besonderen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass an den Personen 9 in der Messumgebung 7 Markierungselemente 8, beispielsweise an der Kleidung, angebracht sind. Mithilfe dieser Markierungselemente können entweder die erste Kamera 3 oder die zweite Kamera 5 oder beide Kameras 3, 5 in der Lage sein, Personen 9 im Bild zu identifizieren. Zu einer solchen Identifikation kann das Markierungselement 8 beispielsweise in Form eines signifikant sichtbaren Elements, beispielsweise farblich oder durch eine grafische Strukturierung (QR-Code), erfolgen. Mithilfe dieser Markierungselemente 8, welche an den Personen 9 angebracht sind, ist es dann auch möglich, in das Ersatzbild 57 der visuellen Darstellung 23 die Personen 9 anstatt als Konturen 9' mithilfe von dem Markierungselement 8 abgeleiteten Identifizierungssignalen 8' kenntlich zu machen. Die Nutzung der Identifizierungssignale 8' kann dabei sowohl anstatt einer Konturdarstellung 9' sowie auch zusätzlich zur Konturdarstellung 9' in der visuellen Darstellung 23 erfolgen.
In der 1 ist eine Bedieneinheit 17 dargestellt, welche einige Bedienelemente 17' aufweist, welche zur Steuerung bzw. Ausrichtung der Kameras 3, 5 geeignet sind. Auf diese Weise ist ein Anwender in der Lage, den Erfassungsbereich 11 sowohl hinsichtlich des visuellen Bildbereichs 55 als auch des nicht-sichtbaren Bildbereichs 33 an die jeweilige Situation in der Messumgebung 7 anzupassen. Eine solche Anpassung der Kameras 3, 5 an die Situation der Messumgebung 7 kann beispielsweise dadurch gegeben sein, dass Personen 9 sich in der Messumgebung 7 bewegen, so dass Personenbewegungen 99 vor den Erfassungsbereichen 11, 33, 55 gegeben sind. Mithilfe der visuellen Darstellung 23 kann dann bei an den Personen 9 angebrachten Markierungselementen 8' auch Bewegung 99 von Personen 9' als grafische Darstellung bereitgestellt werden. Die Personenbewegungen 99 können dazu dann benutzt werden, Markierungsinformationen 88, welche einzelnen oder mehreren Personen 99 zugeordnet sind, zu gewinnen. Aus den Markierungsinformationen 88 kann in vorteilhafter Weise ein Markierungsdatensatz 88' bereitgestellt werden, mit welchem die Personenbewegung 99 in der Messumgebung 7 bzw. im Erfassungsbereich 11 über gewisse Zeiträume, beispielsweise über die Dauer eines Einsatzes der Personen am Ort der Messumgebung 7, in der Datenspeichereinheit 15 gespeichert werden kann. Die Bedieneinheit 17 ermöglicht, wie zuvor beschrieben, die Orientierung der Kameras 3, 5 in der Messumgebung 7. Es kann damit eine räumliche Orientierung 11' an die Messaufgabe in der Messumgebung 7 vorgenommen werden, wozu die Kontrolleinheit dann mittels Kamerasteuersignalen ausgestaltet ist, die Kameras 3, 5 in der räumlichen Orientierung 11' zu bewegen. In der visuellen Darstellung 23 ist durch die Datenauswertung in der Kontrolleinheit 13 das Ersatzbild 57 darstellbar. Bei dieser Darstellung 23 sind einerseits Personenbewegungen 99 mit sichtbar wie auch räumliche Bewegungen und Veränderungen der Gaskonzentrationen 21, beispielsweise aber auch zeitliche Änderungen von Gasmengen oder Gaskonzentrationen. So ist die visuelle Darstellung 23 auch dazu geeignet, eine Gaswolkenbewegung 77 sowie auch räumliche bzw. örtliche Veränderungen 77' der Gaswolke in der Messumgebung 7 bzw. im Erfassungsbereich 11 darzustellen.
Neben der Ausgabe des Ausgabesignals 21 an die visuelle Darstellung 23 ist in der Kontrolleinheit 13 noch eine Schnittstelle 19' angeordnet und vorgesehen, um die Ergebnisse der Bilddatenanalyse der beiden Kameras 3, 5 mittels eines Steuersignals 56 außerhalb der Vorrichtung 1 zur Verfügung zu stellen. Das Steuersignal 56 kann dabei beispielsweise in ein Datennetzwerk eingespeist werden, welches drahtgebunden oder drahtlos die Informationen 8', 9', 53', 21' an einer von der Messumgebung 7 und dem Einsatzort der Person 9 verschiedenen Stelle, beispielsweise einer Fernwarte in einer Industrieanlage, auf einem dort angebrachten Monitor zur Anzeige bringen kann.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur Gasmessung
3: erste Kamera (IR)
5: zweite Kamera
7: Messumgebung, Gaswolke
8: Markierungselement
8': Identifizierungssignal
9: Personen
9': Linienform
11: Erfassungsbereich
11': räumliche Orientierung
13: Kontrolleinheit
13': Datenverarbeitungselemente
14: Kamerasteuersignale
15: Datenspeichereinheit
17: Bedieneinheit
17': Bedienelemente
19: Ausgabeeinheit,
19': Schnittstelle
21: Ausgabesignal
21': Gaskonzentration
23: visuelle Darstellung
33: nicht-sichtbarer Bildbereich
33': nicht-sichtbare Bildinformationen
35: erster Bilddatensatz
35': nicht-sichtbare Bilddaten
37: Ersatzdaten
39: dritter Bilddatensatz
41: vierter Bilddatensatz
53: zweiter Bilddatensatz
53': sichtbare Bilddaten
55: sichtbarer Bildbereich
55': sichtbare Bildinformationen
56: Steuersignal
57: Ersatzbild (sichtbar und nicht-sichtbar)
66: besondere Bildbereiche
66': markierte Daten
77: Gaswolkenbewegung
77': örtliche/räumliche Veränderungen der Gaswolke
88: Markierungsinformationen
88': Markierungsdatensatz
99: Personenbewegungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4866594 A [0002]
US 7646987 [0003]
WO 2015166265 A1 [0005]
US 5656813 A [0005]
US 8803093 [0005]
WO 2015011423 A1 [0006]
DE 4414434 A1 [0009]
US 6904347 [0010]
WO 2008145592 A1 [0010]
US 6130964 [0028]
US 6803577 [0064]
US 7977639 [0064]
US 8755597 [0067]
US 8520970 [0067]
US 7769236 [0069]
US 8300949 B2 [0070]
EP 0443064 [0072]

Claims

Vorrichtung (1) zur Gasmessung in einer Messumgebung (7) mit - einer zu einer Erfassung eines nicht-sichtbaren Bildbereiches (33) in der Messumgebung (7) geeigneten ersten Kamera (3), - einer zu einer Erfassung eines sichtbaren Bildbereiches (55) in der Messumgebung (7) geeigneten zweiten Kamera (5), - einer Kontrolleinheit (13), einer Bedieneinheit (17), einer Ausgabeeinheit (19) und einer Datenspeichereinheit (15), - wobei die Bedieneinheit (17) dazu ausgestaltet und vorgesehen ist, einem Anwender eine räumliche Orientierung (11') mindestens eines Erfassungsbereiches (11, 33, 55) in der Messumgebung (7) zu ermöglichen, - wobei die Kontrolleinheit (13) zu einer Kontrolle der ersten Kamera (3) derart ausgebildet ist, die Erfassung nicht-sichtbarer Bildinformationen (33') innerhalb des mindestens einen Erfassungsbereiches (11, 33, 55) zu initiieren und die erfassten Bildinformationen (33') als erste Bilddaten (35') in einem ersten Bilddatensatz (35) der Datenspeichereinheit (15) zu speichern, und zu einer Kontrolle der zweiten Kamera (5) derart ausgebildet ist, die Erfassung sichtbarer Bildinformationen (55') in dem Erfassungsbereich (11, 33, 55) zu initiieren und die erfassten Bildinformationen (55') als zweite Bilddaten (53') in einem zweiten Bilddatensatz (53) der Datenspeichereinheit (15) zu speichern, - wobei die Kontrolleinheit (13) in Zusammenwirkung mit der Datenspeichereinheit (15) mittels einer Datenverarbeitung des ersten und zweiten Bilddatensatzes (35, 53) ausgebildet ist, besondere Bildbereiche (66) (Pixel), welche einzelne Personen (9) oder mehrere Personen (9) oder Konturen einzelner oder mehrerer Personen (9) indizieren, zu bestimmen und zu markieren und als markierte Daten (66') in dem ersten Bilddatendatensatz (35) einzuordnen, - wobei die Kontrolleinheit (13) ausgebildet ist, auf Basis des ersten Bilddatensatzes (35) unter Berücksichtigung der markierten Daten (66') mindestens eine Gaskonzentration (21') eines Gases oder eines Gasgemisches in der Messumgebung (7) zu bestimmen, - wobei die Ausgabeeinheit (19) ausgebildet ist, ein Ausgabesignal (21) bereitzustellen oder auszugeben, welches die mindestens eine bestimmte Gaskonzentration (21') indiziert.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Berücksichtigung des besonderen Bildbereiches (66) und/oder der markierten Daten (66') von der Kontrolleinheit (13) mittels eines Austausches der markierten Daten (66') in dem ersten Bilddatensatz (35) durch Ersatzdaten (37) ausgeführt wird.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Ersatzdaten (37) nach mindestens einer der nachfolgenden Varianten ausgestaltet oder ermittelbar sein können, so dass - die Ersatzdaten (37) auf Daten basieren, die nicht dem besonderen Bildbereich (66) zugehörig sind, - die Ersatzdaten (37) als statische Ersatzdaten ausgebildet sind, welche nicht auf Daten aus der tatsächlichen Messumgebung (37) basieren, - die Ersatzdaten (37) nicht auf aktuellen Daten aus der Messumgebung (37) basieren, - die Ersatzdaten (37) auf Daten des ersten Bilddatensatzes (35) basieren, welche Bereiche einer unmittelbaren Umgebung des besonderen Bildbereiches (66) in der Messumgebung (7) repräsentieren, - die Ersatzdaten (37) auf Basis von Daten des ersten Bilddatensatzes (35) berechnet werden können, welche Bereiche einer unmittelbaren Umgebung des besonderen Bildbereiches (66) in der Messumgebung (7) repräsentieren.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei von der Kontrolleinheit (13) die Ersatzdaten (37) auf Basis eines vierten Bilddatensatzes (41) ermittelt werden, wobei der vierte Bilddatensatz (41) im Wesentlichen eine vorherige Situation oder die Kombination mehrerer vorheriger Situationen der Messumgebung ohne eine Anwesenheit von Personen in einem Bereich des Bildausschnitts einer im Wesentlichen räumlich identischen Position der Messumgebung indiziert.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, - wobei die Kontrolleinheit (13) ausgebildet ist, aus dem ersten Bilddatensatz (35) und den Ersatzdaten (37) einen dritten Bilddatensatz (39) zu erzeugen, - wobei die Kontrolleinheit (13) ausgebildet ist, die mindestens eine Gaskonzentration (21') eines Gases oder eines Gasgemisches in der Messumgebung (7) auf Basis des dritten Bilddatensatzes (39) zu bestimmen und - wobei die Ausgabeeinheit (19) ausgebildet ist, auf Basis des dritten Bilddatensatzes (39), ein Ausgabesignal (21) bereitzustellen oder auszugeben, welches die mindestens eine bestimmte Gaskonzentration (21') indiziert.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die Ausgabeeinheit (19) ausgebildet ist, auf Basis des dritten Bilddatensatzes (39) ein Steuersignal (21) bereitzustellen oder auszugeben, welches ein Ersatzbild (57) der Messumgebung (7) repräsentiert.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei das Ersatzbild (57) als Überlagerung der erfassten nicht-sichtbaren Bildinformationen (33') mit den erfassten sichtbaren Bildinformationen (53') ausgestaltet ist, so dass die Personen oder die Konturen von Personen (9) im Ersatzbild (57) nicht sichtbar sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei das Ersatzbild (57) als Überlagerung von erfassten nicht-sichtbaren Bildinformationen (33') mit erfassten sichtbaren Bildinformationen (53') ausgestaltet ist, so dass die Konturen einzelner Personen (9) oder Konturen von mehreren Personen (9) als eine Umriss- oder Linienform (9') im Ersatzbild (57) dargestellt sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kontrolleinheit (13) mittels einer Verarbeitung des ersten und/oder zweiten Bilddatensatzes (35 ,53) ausgebildet ist, an den einzelnen Personen (9) oder mehreren Personen (9) angebrachte Markierungselemente (8) zu erkennen und eine oder mehrere Markierungsinformationen (88) in einem Markierungsdatensatz (88') zu speichern.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6 und Anspruch 9, wobei die Kontrolleinheit (13) ausgebildet ist, auf Basis des Markierungsdatensatzes (88') mindestens ein einer einzelnen Person zuordenbares Identifizierungssignal (8') zu bestimmen, und wobei die Ausgabeeinheit (19) zur Ausgabe des die Messumgebung (7) repräsentierenden Ersatzbildes (57) auf Basis des Identifizierungssignals (8') und des Steuersignals (56) ausgebildet ist.