DE102017100481A1 - SCALING A GEOMETRIC MODEL OF A MEASUREMENT AREA DETECTED BY AN IMAGE OF IMAGE DATA - Google Patents
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Abstract
Gezeigt wird ein System zum Skalieren eines geometrischen Modells eines Messbereichs. Das System umfasst eine Bildaufnahmeeinrichtung mit einer ersten Bildaufnahmeeinheit, welche an einer ersten Position in einer ersten Ausrichtung angeordnet ist, und einer zweiten Bildaufnahmeeinheit, welche an einer zweiten Position in einer zweiten Ausrichtung angeordnet ist, und eine Auswerteeinrichtung, wobei die erste Position, die erste Ausrichtung, die zweite Position und die zweite Ausrichtung keine gleichzeitige Aufnahme eines Teils oder des gesamten Messbereichs zulassen. Die Auswerteeinrichtung ist dazu eingerichtet, aus einer Reihe an Bildern der ersten Bildaufnahmeeinheit und/oder der zweiten Bildaufnahmeeinheit Daten hinsichtlich einer Bewegung der Bildaufnahmeeinrichtung zu bestimmen und unter Verwendung von mindestens einem Bild der ersten Bildaufnahmeeinrichtung und mindestens einem Bild der zweiten Bildaufnahmeeinrichtung, welche den Messbereich abbilden, und unter Berücksichtigung von Daten hinsichtlich einer Relativposition und einer Relativausrichtung zwischen der ersten Bildaufnahmeeinheit und der zweiten Bildaufnahmeeinheit das geometrische Modell des Messbereichs, insbesondere metrisch, zu skalieren. Shown is a system for scaling a geometric model of a measuring range. The system includes an image pickup device having a first image pickup unit disposed at a first position in a first orientation and a second image pickup unit disposed at a second position in a second orientation, and an evaluation device, wherein the first position, the first position Alignment, the second position and the second orientation do not allow simultaneous recording of part or all of the measuring range. The evaluation device is set up to determine data relating to a movement of the image recording device from a series of images of the first image recording unit and / or the second image recording unit and using at least one image of the first image recording device and at least one image of the second image recording device, which images the measuring region and to scale the geometrical model of the measurement area, in particular metric, taking into account data relating to a relative position and a relative orientation between the first image acquisition unit and the second image acquisition unit.
Description
GEBIETTERRITORY
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Skalierung eines geometrischen Modells. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Skalierung eines geometrischen Modells eines Messbereichs zur Bestimmung von Längen.The present invention relates to the scaling of a geometric model. More particularly, the present invention relates to the scaling of a geometric model of a measurement range for determining lengths.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Zur Erzeugung eines geometrischen Modells eines Objektes ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Stereokamerasysteme zu verwenden, die das Objekt gleichzeitig aus unterschiedlichen Perspektiven abbilden und eine dreidimensionale Lage von Objektpunkten mittels Triangulation bzw. auf Triangulation basierenden Methoden bestimmen.To generate a geometric model of an object, it is known from the prior art to use stereo camera systems which simultaneously image the object from different perspectives and determine a three-dimensional position of object points by means of triangulation or triangulation-based methods.
Die Verwendung von Stereokamerasysteme ist dabei insofern vorteilhaft, als konstante und genaue Lagebeziehungen zwischen den Kameras verfügbar sind, die unmittelbar für die Triangulationsrechnung verwendet werden können. Das Bereitstellen von Stereokamerasystemen ist jedoch mit nicht unerheblichem Aufwand verbunden.The use of stereo camera systems is advantageous in that there are constant and accurate positional relationships between the cameras that can be used directly for the triangulation calculation. The provision of stereo camera systems, however, is associated with not inconsiderable expense.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung den Aufwand beim Erstellen eines bilddatenbasierten skalierten geometrischen Modells eines Messbereichs zu reduzieren. Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes System und ein Verfahren zur Verwendung des Systems gelöst.It is therefore the object of the present invention to reduce the effort involved in creating an image-data-based scaled geometric model of a measuring range. This object is achieved by a system according to the invention and a method for using the system.
Das erfindungsgemäße System zum Skalieren eines geometrischen Modells eines Messbereichs umfasst eine Bildaufnahmeeinrichtung mit einer ersten Bildaufnahmeeinheit, welche an einer ersten Position in einer ersten Ausrichtung angeordnet ist, und einer zweiten Bildaufnahmeeinheit, welche an einer zweiten Position in einer zweiten Ausrichtung angeordnet ist, und eine Auswerteeinrichtung, wobei die erste Position, die erste Ausrichtung, die zweite Position und die zweite Ausrichtung keine gleichzeitige Aufnahme eines Teils oder des gesamten Messbereichs zulassen und wobei die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, aus einer Reihe an Bildern der ersten Bildaufnahmeeinheit und/oder der zweiten Bildaufnahmeeinheit Daten hinsichtlich einer Bewegung der Bildaufnahmeeinrichtung zu bestimmen und unter Verwendung von mindestens einem Bild der ersten Bildaufnahmeeinrichtung und mindestens einem Bild der zweiten Bildaufnahmeeinrichtung, welche den Messbereich abbilden, und unter Berücksichtigung von Daten hinsichtlich einer Relativposition und einer Relativausrichtung zwischen der ersten Bildaufnahmeeinheit und der zweiten Bildaufnahmeeinheit das geometrische Modell des Messbereichs, insbesondere metrisch, zu skalieren.The inventive system for scaling a geometric model of a measuring area comprises an image recording device with a first image recording unit, which is arranged at a first position in a first orientation, and a second image recording unit, which is arranged at a second position in a second orientation, and an evaluation device wherein the first position, the first orientation, the second position and the second orientation do not allow simultaneous recording of a part or of the entire measuring range and wherein the evaluation device is adapted to collect data from a series of images of the first image recording unit and / or the second image recording unit with respect to a movement of the image pickup device and using at least one image of the first image pickup device and at least one image of the second image pickup device, which map the measurement region, and taking into account ng of data relative to a relative position and a relative orientation between the first image pickup unit and the second image pickup unit to scale the geometric model of the measuring range, in particular metric.
Unter dem Begriff „Skalieren“ ist, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, insbesondere das Zuordnen eines Maßstabs zu dem geometrischen Modell zu verstehen. Durch den Maßstab ist es bspw. möglich, zwei Punkten in dem geometrischen Modell eine physikalische Strecke zuzuordnen, die, im Rahmen der erzielten Messgenauigkeit, der physikalischen Strecke zwischen entsprechenden Punkten des Messbereichs entspricht. Ferner ist unter dem Begriff „geometrisches Modell“, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, insbesondere eine Menge an Punkten und/oder geometrischen (Grund-) Körpern (bspw. Linien, Flächen, Kugeln, Zylindern, Quadern, etc.) zu verstehen, deren Relativposition und/oder -ausrichtung in einem Koordinatensystem durch Positionswerte (bspw. kartesische Koordinaten) und/oder Ausrichtungswerte (bspw. Werte einer Rotationsmatrix, Werte einer Quaternionen-Darstellung, Werte einer Euler-Rodrigues-Darstellung, etc.) angegeben ist.The term "scaling", as used in the description and claims, is to be understood in particular as the assignment of a scale to the geometric model. By way of example, it is possible by means of the scale to assign a physical path to two points in the geometric model which, within the scope of the measurement accuracy achieved, corresponds to the physical distance between corresponding points of the measuring range. Further, the term "geometric model" as used in the specification and claims particularly includes a set of points and / or geometric (fundamental) bodies (eg, lines, areas, spheres, cylinders, cuboids, etc.). ), their relative position and / or orientation in a coordinate system by position values (for example Cartesian coordinates) and / or alignment values (for example values of a rotation matrix, values of a quaternion representation, values of an Euler-Rodrigues representation, etc.). is specified.
Des Weiteren ist unter dem Begriff „Messbereich“, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, insbesondere ein Volumen zu verstehen, in dem eine oder mehrere Oberflächen eines oder mehrerer räumlicher Körper angeordnet sind, die durch das geometrische Modell in virtueller Form (bspw. in Form eines die Oberfläche(n) beschreibenden Netzes) wiedergegeben werden, wobei die virtuelle Form insbesondere so gewählt sein kann, dass sie es erlaubt, dimensionale Informationen abzuleiten, die der Ausdehnung des oder der räumlichen Körper entspricht. Ferner ist unter dem Begriff „Bildaufnahmeeinrichtung“, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, insbesondere eine Kamera zu verstehen, die eingerichtet ist, Bild- und/oder Videodaten (insbesondere um weitere Daten ergänzte und/oder differentiell kodierte Bilddaten mit einer typischerweise konstanten Bildfrequenz) zu erzeugen und bereitzustellen. Zudem ist unter dem Begriff „Auswerteeinrichtung“, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, insbesondere ein Prozessor zu verstehen, der eingerichtet ist, Bild- und/oder Videodaten gemäß bereitgestellten Instruktionen zu verarbeiten und entspr. Ausgabedaten zu generieren. Zuletzt ist unter der Formulierung, dass die Bildaufnahmeeinheiten „keine gleichzeitige Aufnahme eines Teils oder des gesamten Messbereichs zulassen“, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, insbesondere eine (mitunter in Grenzen einstellbare) Relativausrichtung der Bildaufnahmeeinheiten zu verstehen, die keinen überlappenden Bildbereich zulässt.Furthermore, the term "measuring range" as used in the description and the claims is to be understood in particular as meaning a volume in which one or more surfaces of one or more spatial bodies are arranged, which are represented by the geometric model in virtual form (FIG. for example, in the form of a network describing the surface (s)), the virtual shape in particular being able to be chosen so as to allow it to derive dimensional information corresponding to the extent of the spatial body or bodies. Furthermore, the term "image recording device", as used in the description and claims, is to be understood in particular as a camera which is set up image and / or video data (in particular image data supplemented and / or differentially encoded with further data typically constant frame rate). In addition, the term "evaluation device" as used in the description and the claims is to be understood in particular as a processor that is set up to process image and / or video data in accordance with instructions provided and to generate output data accordingly. Finally, the phrase that the image pickup units "do not allow simultaneous recording of part or all of the measurement range" as used in the specification and claims means, in particular, a (sometimes finely adjustable) relative orientation of the image pickup units that are not overlapping Image area allows.
Das erfindungsgemäße System ist somit eingerichtet, aus zeitlich versetzten, jedoch in zeitlichem Bezug zueinander stehenden Aufnahmen des Messbereiches eine Skalierung des geometrischen Modells aus dem Vergleich von Strecken in unterschiedlichen Bezugssystemen abzuleiten. Mögliche Bezugssysteme sind in diesem Zusammenhang bspw. ein die (relative) Bewegungen beschreibendes (unskaliertes) Koordinatensystem (in Relation zu dem die Beschreibung des geometrischen Modells vorliegt) und ein die relative Lage der Bildaufnahmeeinheiten beschreibendes (skaliertes) Koordinatensystem. Die Skalierung basiert dabei bspw. auf Daten über die (unskalierte) Relativbewegung in Relation zur skalierten Relativposition und Relativausrichtung der Bildaufnahmeeinheiten während des Prozesseses. Somit lassen sich durch Zuordnung von Merkmalen in den Bildern des Messbereichs der Bildaufnahmeeinheiten unter Berücksichtigung der Bewegung der Bildaufnahmeeinheiten Entfernungseinheiten in dem geometrischen Modell physikalische Strecken zuordnen.The system according to the invention is thus arranged, offset in time, but in temporally related images of the measuring range to derive a scale of the geometric model from the comparison of distances in different reference systems. Possible reference systems in this context are, for example, an (unscaled) coordinate system describing the (relative) movements (in relation to which the description of the geometric model is present) and a (scaled) coordinate system describing the relative position of the image recording units. The scaling is based, for example, on data on the (unscaled) relative movement in relation to the scaled relative position and relative orientation of the image recording units during the process. Thus, by assigning features in the images of the measuring area of the image recording units, taking into account the movement of the image recording units, physical distances can be assigned to distance units in the geometric model.
In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass Merkmale unter anderem Bereiche mit besonders großen Kontrastwerten, unterschiedlicher Farbinformationen, sich zur Umgebung besonders unterscheidende Geometrien, wie Ecken oder Kreisen, oder aus aufgrund struktureller Veränderung der physikalischen Szene abgeleitete Kanten sein können. Die fehlende Überlappung der Bildbereiche wird somit durch eine Bewegung der Bildaufnahmeeinheiten und eine Verfolgung der Bewegung durch eine oder beide Bildaufnahmeeinheiten kompensiert, so dass, vereinfacht ausgedrückt, eine skalierungsfähige Datenbasis aus dem in zeitlichem und räumlichen Bezug stehendem doppelten monookularen Verfahren erzeugt werden kann.In this context, it should be noted that features may include regions with particularly large contrast values, different color information, geometries that are particularly different from the environment, such as corners or circles, or edges derived from structural changes in the physical scene. The missing overlap of the image areas is thus compensated by a movement of the image acquisition units and a tracking of the movement by one or both image acquisition units, so that, in simple terms, a scalable database can be generated from the temporally and spatially related double monocular process.
Vorzugsweise ist die Auswerteeinrichtung ferner dazu eingerichtet, eine oder mehrere aus dem skalierten geometrischen Modell extrahierte Längen bereitzustellen.Preferably, the evaluation device is further configured to provide one or more lengths extracted from the scaled geometric model.
Das skalierte geometrische Modell kann somit zum Messen von Strecken im Messbereich verwendet werden.The scaled geometric model can thus be used to measure distances in the measuring range.
Vorzugsweise ist die Auswerteeinrichtung ferner dazu eingerichtet, eine Auswahl hinsichtlich der einen oder der mehreren aus dem skalierten geometrischen Modell extrahierten Längen zu empfangen.Preferably, the evaluation device is further configured to receive a selection regarding the one or more lengths extracted from the scaled geometric model.
Die Auswahl kann bspw. darin bestehen, dass Punkte oder ein oder mehrere Objekte in Bildern des Messbereichs markiert werden und in Reaktion darauf eine Strecke zwischen den Punkten oder Abmessungen des einen oder der mehreren Objekten durch das System bereitgestellt werden.The selection may, for example, consist in marking points or one or more objects in images of the measurement area and, in response, providing a distance between the points or dimensions of the one or more objects through the system.
Vorzugsweise umfasst die Auswahl eine Kategorisierung eines zu vermessenden Objekts oder eines zu vermessenden Bereichs innerhalb des Messbereichs und die Auswerteeinrichtung ist ferner dazu eingerichtet, auf Basis der Kategorisierung, eine dem zu vermessenden Objekt oder dem zu vermessenden Bereich zugeordnete Messanleitung bereitzustellen.Preferably, the selection comprises a categorization of an object to be measured or an area to be measured within the measuring area, and the evaluation device is further configured to provide, based on the categorization, a measuring instruction associated with the object to be measured or the area to be measured.
Dabei ist unter dem Begriff „Messanleitung“, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, insbesondere eine grafische (bspw. textbasierte oder animierte), akustische (bspw. sprachliche), und/oder haptisch gestützte (bspw. mittels Vibration) Beschreibung hinsichtlich bei der Messung auszuführender Schritte zu verstehen. Die Messanleitung kann bspw. eine Bestimmung eines oder mehrerer Messbereiche umfassen sowie Informationen/Grafiken hinsichtlich von Punkten oder einem oder mehreren Objekten, die in dem einen oder den mehreren Messbereichen zu markieren sind und/oder die zeitliche Abfolge der zu markierenden Punkte oder einem oder mehreren Objekten.In this case, the term "measuring instructions" as used in the description and the claims, in particular a graphical (eg text-based or animated), acoustic (eg linguistic), and / or haptic-based (eg by means of vibration) description to understand steps to be taken in the measurement. The measurement instructions may include, for example, a determination of one or more measurement areas and information / graphics regarding points or one or more objects to be marked in the one or more measurement areas and / or the time sequence of the points to be marked or one or more objects.
Vorzugsweise ist die Auswerteeinrichtung ferner dazu eingerichtet, eine Kategorisierung eines zu vermessenden Objekts oder eines zu vermessenden Bereichs innerhalb des Messbereichs zu empfangen und auf Basis der Auswahl eine der Kategorie zugeordnete Messanleitung zu generieren oder zu aktualisieren.Preferably, the evaluation device is further configured to receive a categorization of an object to be measured or a region to be measured within the measuring range and to generate or update a measuring instruction assigned to the category on the basis of the selection.
Die einer Kategorie zugeordnete Messanleitung kann bspw. typische Messpunkte bzw. Messstrecken für Objekte oder Bereiche der Kategorie umfassen. Bspw. kann eine Messanleitung für eine Person zur Ermittlung einer Kleidergröße neben den zu ermittelnden Maßen auch eine Anleitung enthalten, in welchem Bereich bspw. ein Bauchumfang zu messen ist. Ferner kann eine Messanleitung zur Ermittlung eines Aufmaßes je nach Art der gewünschten Bauleistung (Kategorie) Daten darüber umfassen, welche Strecken zu messen sind. Ferner kann eine Messanleitung durch Auswertung eines Messprozesses erstellt oder aktualisiert werden, bspw. indem Markierungen eines Benutzers und/oder Anmerkungen zu den Markierungen im Zusammenhang mit einer vom Benutzer ausgewählten oder erstellten Kategorie gespeichert werden. Dabei können Messprozesse mehrere Benutzer verglichen werden, um eine Messanleitung zu generieren oder zu aktualisieren.The measurement instructions assigned to a category may include, for example, typical measurement points or measurement sections for objects or regions of the category. For example. For example, a measuring instruction for a person to determine a size of clothing may contain, in addition to the measures to be determined, a guide in which area, for example, a waist circumference is to be measured. Furthermore, measuring instructions for determining an allowance, depending on the type of construction work (category) desired, may include data on which routes are to be measured. Furthermore, a measuring instruction can be created or updated by evaluating a measuring process, for example by storing markings of a user and / or comments on the markings in connection with a category selected or created by the user. Measuring processes can be compared with several users in order to generate or update measurement instructions.
Vorzugsweise sind die erste Bildaufnahmeeinheit an einer ersten Seite der Bildaufnahmeeinrichtung und die zweite Bildaufnahmeeinheit an einer zur ersten Seite parallelen zweiten Seite der Bildaufnahmeeinrichtung angeordnet.The first image recording unit is preferably arranged on a first side of the image recording device and the second image recording unit on a second side of the image recording device that is parallel to the first side.
Besagte Anordnung ist bei vielen mobilen Endgeräten wie bspw. Mobiltelefonen, Tablets, Laptops, etc. üblich, da besagte Geräte oftmals eine erste Kamera auf der Bildschirmseite zur Durchführung von Videotelefonie und eine zweite Kamera auf der gegenüberliegenden Seite zum Anfertigen von Bildern oder Videos aufweisen und kann daher mit geringem Aufwand realisiert werden. Ferner können vorhandene Geräte ohne großen Aufwand umgerüstet bzw. erweitert werden (bspw. mittels Aufspielen von Software oder Aufrufen einer entspr. programmierten Webseite).Said arrangement is in many mobile devices such as mobile phones, tablets, Laptops, etc. common because said devices often have a first camera on the screen side for performing video telephony and a second camera on the opposite side to make pictures or videos and can therefore be realized with little effort. Furthermore, existing devices can be retrofitted or expanded without much effort (eg. By means of software or calling an accordingly programmed website).
Vorzugsweise weist die Bildaufnahmeeinrichtung ferner eine Eingabeeinrichtung und einen Bildschirm auf.Preferably, the image pickup device further comprises an input device and a screen.
Eingabeeinrichtung und Bildschirm vereinfachen dabei sowohl das Auswählen bspw. das Markieren von Punkten oder von einem oder mehreren Objekten in Bildern des Messbereichs als auch das Anzeigen der Messanleitung oder der gemessenen Längen.The input device and the screen simplify the selection, for example, the marking of points or of one or more objects in images of the measuring range as well as the display of the measuring instructions or the measured lengths.
Vorzugsweise umfasst die Bildaufnahmeeinrichtung die Auswerteeinrichtung oder ist die Bildaufnahmeeinrichtung dazu eingerichtet, die Bilder über ein Netzwerk, insbesondere mittels einer Funkverbindung, an die Auswerteeinrichtung zu übertragen.The image recording device preferably comprises the evaluation device or the image recording device is configured to transmit the images to the evaluation device via a network, in particular by means of a radio link.
Bspw. kann die Auswerteeinrichtung mittels einer Software (App), die von einem Prozessor auf einem mobilen Endgerät wie bspw. einem Mobiltelefon, einem Tablet, einem Laptop, etc. ausgeführt wird, realisiert sein, oder eine App auf einem Mobiltelefon, einem Tablet, einem Laptop, etc. die Bilder an einen Server übertragen, der die notwendigen Berechnungen durchführt und die Ergebnisse dem mobilen Endgerät zur Anzeige bereitstellt. Ferner kann der Server die übertragenen Bilder und Berechnungen als Sicherungskopie oder zur späteren Bearbeitung, ggf. unter Verwendung eines weiteren Rechners, speichern.For example. the evaluation device can be realized by means of a software (app) that is executed by a processor on a mobile terminal such as a mobile phone, a tablet, a laptop, etc., or an app on a mobile phone, a tablet, a laptop , etc. transmit the images to a server which performs the necessary calculations and provides the results to the mobile terminal for display. Furthermore, the server can store the transferred images and calculations as a backup copy or for later processing, possibly using another computer.
Vorzugsweise sind die erste Position, die erste Ausrichtung, die zweite Position und die zweite Ausrichtung fest oder die erste Bildaufnahmeeinheit und die zweite Bildaufnahmeeinheit gekoppelt.Preferably, the first position, the first orientation, the second position and the second orientation are fixed or the first image recording unit and the second image recording unit are coupled.
Unter „fest“ ist in diesem Zusammenhang eine dauerhaft starre (wenngleich ggf. lösbare) Verbindung zwischen der ersten Bildaufnahmeeinheit und der zweiten Bildaufnahmeeinheit zu verstehen, die keine Änderung der Relativposition und -ausrichtung zulässt, bspw. eine Fixierung in einem starren Gehäuse, welches das System bzw. besagte Systemkomponenten einhaust. Ferner ist unter dem Begriff „gekoppelt“, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, insbesondere eine einstellbare oder flexible Verbindung zu verstehen. Während feste Verbindungen keine fortlaufende Ermittlung der Relativposition und -ausrichtung der Bildaufnahmeeinheiten benötigen, ist dies bei gekoppelten Bildaufnahmeeinheiten nötig, sofern eine Änderung der Relativposition und -ausrichtung der Bildaufnahmeeinheiten während des Prozesses erfolgt. Ferner muss auch bei einer temporär „festen“ Koppelung eine aktuelle Relativposition und -ausrichtung der Bildaufnahmeeinheiten zur Verfügung stehen.In this context, "firm" means a permanently rigid (albeit possibly detachable) connection between the first image recording unit and the second image recording unit, which does not allow any change in the relative position and orientation, for example a fixation in a rigid housing which supports the Einhaust system or said system components einhaust. Furthermore, the term "coupled", as used in the description and the claims, in particular an adjustable or flexible connection to understand. While fixed connections do not require a continuous determination of the relative position and orientation of the image recording units, this is necessary in the case of coupled image recording units if there is a change in the relative position and orientation of the image recording units during the process. Furthermore, even with a temporarily "fixed" coupling, a current relative position and orientation of the image recording units must be available.
Vorzugsweise ist das geometrische Modell ein dreidimensionales Modell.Preferably, the geometric model is a three-dimensional model.
Dadurch können aus dem Modell unterschiedlichste Ansichten generiert und Längen extrahiert werden.As a result, different views can be generated from the model and lengths can be extracted.
Vorzugsweise umfasst ein Verfahren zum maßstabsgetreuen Messen von Längen innerhalb eines Messbereichs unter Verwendung des Systems ein Abbilden des Messbereichs mit der ersten Bildaufnahmeeinheit, ein Drehen oder Schwenken der Bildaufnahmeeinrichtung, und ein Abbilden des Messbereichs mit der zweiten Bildaufnahmeeinheit, wobei die Reihe an Bildern während des Drehens oder Schwenkens der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen wird und die Reihe an Bildern aus sich zumindest teilweise überlappenden Bildern besteht.Preferably, a method of scaling lengths within a measurement area using the system comprises mapping the measurement area with the first image acquisition unit, rotating or panning the image capture device, and mapping the measurement area with the second image acquisition unit, the series of images during rotation or panning the image pickup device and the series of images consists of at least partially overlapping images.
Somit kann aus den sich überlappenden Bildern die Bewegung der Bildaufnahmeeinrichtung oder der ersten Bildaufnahmeeinheit und/oder der zweiten Bildaufnahmeeinheit bestimmt werden. Alternativ kann die Bestimmung der Bewegung durch Messdaten von Inertialsensoren gestützt bzw. die Bewegung bei Bildfolgen, die sich nicht überlappende Bilder umfassen, teilweise aus den Messdaten der Inertialsensoren geschätzt werden.Thus, from the overlapping images, the movement of the image pickup device or the first image pickup unit and / or the second image pickup unit can be determined. Alternatively, the determination of the movement may be supported by measurement data from inertial sensors, or the motion in the case of image sequences comprising non-overlapping images may be partially estimated from the measurement data of the inertial sensors.
Vorzugsweise umfasst das Bestimmen der Daten hinsichtlich der Bewegung der Bildaufnahmeeinrichtung während des Drehens oder Schwenkens der Bildaufnahmeeinrichtung durch die Auswerteeinrichtung ein Zuordnen von in Bildpaaren detektierten Merkmalen.The determination of the data with regard to the movement of the image recording device during the rotation or pivoting of the image recording device by the evaluation device preferably comprises an assignment of features detected in image pairs.
Durch die Korrelation von Merkmalen kann eine Relativbewegung der Bildaufnahmeeinrichtung oder der ersten Bildaufnahmeeinheit und/oder der zweiten Bildaufnahmeeinheit zwischen Bildpaaren bestimmt werden.Due to the correlation of features, a relative movement of the image recording device or the first image recording unit and / or the second image recording unit between image pairs can be determined.
Vorzugsweise umfasst das Skalieren des Modells des Messbereichs ein Zuordnen von in Bildpaaren der Reihe an Bildern detektierten Merkmalen, wobei die Bildpaare jeweils ein Bild der ersten Bildaufnahmeeinheit und ein Bild der zweiten Bildaufnahmeeinheit umfassen.Preferably, the scaling of the model of the measurement area comprises associating features detected in image pairs of the series of images, the image pairs each comprising an image of the first image acquisition unit and an image of the second image acquisition unit.
Durch das Zuordnen von Bildern der ersten Bildaufnahmeeinheit und der zweiten Bildaufnahmeeinheit kann eine Ausgleichsrechnung vermittelnder Beobachtungen hinsichtlich der Skalierung auf Basis der vorhandenen überbestimmten Beobachtungen von korrelierenden Merkmalen zwischen der ersten Bildaufnahmeeinheit und der zweiten Bildaufnahmeeinheit über eine Teilmenge oder alle Bildpaare erfolgen.By associating images of the first image acquisition unit and the second image acquisition unit, a compensation calculation can mediate Scaling observations are made based on the existing overdetermined observations of correlating features between the first image acquisition unit and the second image acquisition unit over a subset or all image pairs.
Insbesondere dann, wenn die einzelnen Bilder der eigenen Messreihe der ersten Bildaufnahmeeinheit oder der zweiten Bildaufnahmeeinheit einen ringförmigen Schluss des Messbereichs erlauben, bspw. durch eine Dreh- oder Schwenkbewegung um die eigene Achse um 360°, liegt eine Redundanz vor, die unter anderem durch die Ausgleichung vermittelnder Beobachtungen zu einer Verbesserung der Genauigkeit des geometrischen Modells genutzt werden kann.In particular, when the individual images of the own measurement series of the first image recording unit or the second image recording unit allow an annular end of the measuring range, for example by a rotary or pivoting movement about its own axis by 360 °, there is a redundancy, inter alia by the Adjustment of mediating observations can be used to improve the accuracy of the geometric model.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner ein Anzeigen von Informationen über eine Soll-Bewegungsführung hinsichtlich des Drehens oder Schwenkens der Bildaufnahmeeinrichtung auf einem Bildschirm.Preferably, the method further comprises displaying information about a desired motion guidance with respect to the rotation or pivoting of the image sensing device on a screen.
Die Soll-Bewegungsführung kann dabei bspw. so gewählt sein, dass mehrere separate Messbereiche oder ein ringförmiger Messbereich durch beide Bildaufnahmeeinheiten im Rahmen einer Dreh- oder Schwenkbewegung abgebildet werden.In this case, the desired movement guidance may, for example, be selected such that a plurality of separate measurement areas or an annular measurement area are imaged by both image acquisition units in the context of a rotary or pivoting movement.
Vorzugsweise werden die Informationen auf Basis einer Auswertung der Reihe an Bildern während des Drehens oder Schwenkens fortlaufend aktualisiert und umfassen insbesondere Informationen hinsichtlich der Richtung und/oder der Bewegungslänge von Dreh- oder Schwenkbewegungsabschnitten.Preferably, the information is continuously updated based on an evaluation of the series of images during rotation or panning and, in particular, includes information regarding the direction and / or the travel length of rotary or panning motion sections.
Bspw. kann eine Auswertung der Bilder während des Drehens oder Schwenkens erfolgen und bei sich nicht überlappenden oder unzureichend überlappenden Bildern der gleichen Bildaufnahmeeinheit oder der beiden Bildaufnahmeeinheiten ein Wiederholen der Bewegung eingefordert bzw. angezeigt werden.For example. an evaluation of the images during rotation or pivoting can take place and in the case of non-overlapping or insufficiently overlapping images of the same image recording unit or of the two image recording units, a repetition of the movement can be demanded or displayed.
Figurenlistelist of figures
Die Erfindung wird nachfolgend in der detaillierten Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, wobei auf Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
-
1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Systems; -
2 eine schematische Darstellung hinsichtlich einer beispielhaften Bewegung einer Bildaufnahmeeinrichtung während eines Prozesses zum Skalieren eines geometrischen Modells eines Messbereichs; und -
3 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Prozesses zum Skalieren eines geometrischen Modells eines Messbereichs.
-
1 a schematic representation of an exemplary system; -
2 a schematic representation of an exemplary movement of an image pickup device during a process for scaling a geometric model of a measuring range; and -
3 a flowchart of an exemplary process for scaling a geometric model of a measuring range.
Dabei sind in den Zeichnungen gleiche oder analoge Elemente durch identische Bezugszeichen gekennzeichnet.The same or analogous elements are indicated by identical reference numerals in the drawings.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Ferner umfasst das System
Dabei reicht es zur Bestimmung der Bewegung der Bildaufnahmeeinrichtung
Ferner kann eine (Rückmeldung hinsichtlich einer) Bewegungsvorgabe an den Anwender durch Bewegungsanalyse und Vergleich zu einer simulierten Bewegung unter Verwendung der Bilddaten sowie (soweit verfügbar) der Sensordaten der zusätzlichen Sensoren erfolgen. Bspw. kann, wie in
Anderenfalls kann die Position und Ausrichtung der Bildaufnahmeeinrichtung
Auf Basis aller Merkmale kann zudem eine Ausgleichsrechnung nach vermittelnden Beobachtungen u. a. hinsichtlich der Positionen und Ausrichtungen der Bildaufnahmeeinrichtung
Zudem ist es für die Skalierungsschätzung erforderlich, dass der Sichtbereich der ersten Bildaufnahmeeinheit
Durch die überlappenden Sichtbereiche der Bilder der Bildaufnahmeeinheiten
Auf Basis der erzeugten Punkte kann ferner ein Oberflächenmodell extrahiert werden, welches bspw. durch Regelgeometrien (bspw. Linien, Flächen, Kugeln, Zylinder, Quader, etc.) in Abhängigkeit des Anwendungsgebietes approximiert bzw. generalisiert wird, so dass metrische Bezüge unter den Objekten als Distanz, Form oder Lage hergestellt werden können. Nach einem Abspeichern der Messungen und des Messkontexts wie bspw. eine Kategorie (bspw. „Vermessung eines Schranks“) in einer Datenbank kann die Datenbank nach verschiedenen relevanten Mustern (bspw. „Benutzer XY hat einen Schrank auf diese Weise vermessen“) ausgewertet werden, um Messanleitungen zu erzeugen oder zu aktualisieren. Besagte Messanleitungen können dann dem Benutzer zur Verfügung gestellt und bspw. auf der berührungsempfindlichen Anzeige
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Systemsystem
- 200200
- BildaufnahmeeinrichtungImage recording device
- 210210
- BildaufnahmeeinheitImaging unit
- 220220
- BildaufnahmeeinheitImaging unit
- 300300
- Auswerteeinrichtungevaluation
- 400 400
- Berührungsempfindliche AnzeigeTouch-sensitive display
- 500500
- Messbereichmeasuring range
- 600600
- Objekteobjects
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Gao, X.-S., Hou, X.-R., & Tang, J., 04. August 2003, Complete solution classification for the perspective-three-point problem, IEEE TRANSACTIONS ON PATTERN ANALYSIS AND MACHINE INTELLIGENCE, S. 930 - 943, IEEE [0045]Gao, X.-S., Hou, X.-R., & Tang, J., August 4, 2003, Complete solution classification for the perspective-three-point problem, IEEE TRANSACTIONS ON PATTERN ANALYSIS AND MACHINE INTELLIGENCE, S. 930-943, IEEE [0045]
- Mentges, G., & Grigat, R.-R., 16.-21. Mai 2016, Surface Reconstruction from Image Space Adjacency of Lines Using Breadth-First Plane Search, INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION (ICRA), IEEE, 2016, S. 995-1002, Stockholm / Sweden: IEEE [0046]Mentges, G., & Grigat, R.-R., 16-21. May 2016, Surface Reconstruction from Image Space Adjacency of Lines Using Breadth-First Plane Search, INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION (ICRA), IEEE, 2016, p. 995-1002, Stockholm / Sweden: IEEE [0046]
- Marcinczak, J. M., & Grigat, R.-R., September 2014, Total Variation Based 3D Reconstruction from Monocular Laparoscopic Sequences, MICCAI 2014 WORKSHOP ON ABDOMINAL IMAGING: COMPUTATIONAL AND CLINICAL APPLICATIONS, Bosten: Lecture Note in Computer Science (LNCS) Volume 8676 [0046]Marcinczak, JM, & Grigat, R.-R., September 2014, Total Variation Based 3D Reconstruction from Monocular Laparoscopic Sequences, MICCAI 2014 WORKSHOP ON ABDOMINAL IMAGING: COMPUTATIONAL AND CLINICAL APPLICATIONS, Boston: Lecture Note in Computer Science (LNCS) Volume 8676 [0046]
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Citations (2)
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---|---|---|---|---|
US20030025788A1 (en) * | 2001-08-06 | 2003-02-06 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Hand-held 3D vision system |
US20140125700A1 (en) * | 2012-11-02 | 2014-05-08 | Qualcomm Incorporated | Using a plurality of sensors for mapping and localization |
-
2017
- 2017-01-11 DE DE102017100481.5A patent/DE102017100481A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
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Title |
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Gao, X.-S., Hou, X.-R., & Tang, J., 04. August 2003, Complete solution classification for the perspective-three-point problem, IEEE TRANSACTIONS ON PATTERN ANALYSIS AND MACHINE INTELLIGENCE, S. 930 - 943, IEEE |
Marcinczak, J. M., & Grigat, R.-R., September 2014, Total Variation Based 3D Reconstruction from Monocular Laparoscopic Sequences, MICCAI 2014 WORKSHOP ON ABDOMINAL IMAGING: COMPUTATIONAL AND CLINICAL APPLICATIONS, Bosten: Lecture Note in Computer Science (LNCS) Volume 8676 |
Mentges, G., & Grigat, R.-R., 16.-21. Mai 2016, Surface Reconstruction from Image Space Adjacency of Lines Using Breadth-First Plane Search, INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION (ICRA), IEEE, 2016, S. 995-1002, Stockholm / Sweden: IEEE |
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