DE19647005A1

DE19647005A1 - Verfahren zum Messen von Strecken

Info

Publication number: DE19647005A1
Application number: DE1996147005
Authority: DE
Inventors: Olaf Dipl Ing Boettcher
Original assignee: OLAF BOETTCHER FA
Current assignee: OLAF BOETTCHER FA
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1996-11-14
Publication date: 1998-05-20

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen von Strecken, die kurzzeitig bestehen und nicht zugänglich sind, insbesondere zur Sprungweitenmessung beim Wasserskispringen.

Allgemein werden die Sprungweiten beim Wasserskispringen nach folgendem Verfahren ge messen. Es werden an drei Punkten mit bekanntem Abstand jeweils zwei Winkelmesser zur manuellen Peilung genutzt. Aus den ermittelten Winkeln wird die Entfernung des Landepunk tes zum Schanzenmittelpunkt errechnet. Dabei können die Personen an den Peilgeräten den jeweils gemessenen Winkel dem Kalkulator am Computer mitteilen oder die an den Peilgeräten ermittelten Werte stehen über elektronische Wandler dem Computer sofort zur Verfügung.

Dieses Sprungweitenmeßverfahren weist folgende Nachteile auf:

- Es sind mindestens sieben Personen nötig, sechs an den Peilgeräten und ein Kalkulator
- Der exakte Landepunkt ist durch die Geschwindigkeit des Springers (15-20 m/s) und dadurch, daß auf dem Wasser kein Abdruck verbleibt, von den Personen an den Peilgeräten nur sehr ungenau zu erfassen.
- durch unterschiedliche subjektive Eindrücke der Personen an den Peilgeräten entstehen Fehlerdreiecke, die ab einer bestimmten Größe eine Wiederholung des Sprunges bedingen.

Weiterhin ist ein Sprungmeßverfahren mittels einer Videokamera und einer Reihe von Bojen paaren bekannt, bei dem eine am Ufer erhöht über der Wasseroberfläche im vermuteten mitt leren Aufsprungbereich angebrachte Kamera den Landevorgang erfaßt und die Entfernung zum Schanzenmittelpunkt mit Hilfe der exakt verankerten Bojenpaare in einem speziellen Computerprogramm ermittelt wird. Dies scheint ein Anwendungsfall des Gegenstandes der DE-OS 34 20 588 G01C-11/02 "Stereophotogrammetrisches Vermessungsverfahren" zu sein. Die Anwendung beim Skispringen ist in der DE-OS 41 41 397 G01B 11/02 "Verfahren zum Messen von Sprungweiten im Skisport" beschrieben. Dazu sind anstelle der Bojen beidseitig neben dem Aufsprungbereich Meßmarken angeordnet bzw. werden Linien, die die Meßpunkte paare verbinden, eingeblendet. Für einen größeren Aufsprungbereich können mehrere Kameras verwendet werden, wobei jede Kamera den ihr zugeordneten Bereich überwacht und die Weite an Hand der Bilder mit den Meßmarken ausgewertet wird.

Dieses Verfahren weist folgende Nachteile auf:

- Die exakte Verankerung der Bojenpaare ist sehr zeitaufwendig
- Die stabile Montage der erhöht angebrachten Kamera erfordert einen großen mechanischen Aufwand
- Da dieses System alle Zeilen und Spalten des Bildsensors auswertet, müssen auch alle Fehlerquellen wie Verzerrungen, Videobandbreite und geringe Anzahl von Spalten in vollem Umfang berücksichtigt werden. Das rührt zu einer Einschränkung des Meßbereiches.
- Ein Umrüsten für einem anderen Wettkampf ist sehr zeitaufwendig.

Ein weiteres Verfahren zur Bestimmung der Flugweite ist aus der DE-OS 38 05 450 G01B-11/14 bekannt. Hier wird die Bodenprofilkurve und die Bahn des Flugkörpers mittels einer Videokamera ermittelt. Durch Korrelation der mathematischen Profilfunktion mit der Flug bahnkurve erfolgt eine Weitenbestimmung. Beim Wasserskispringen kann dieses Verfahren schon aufgrund des sich ständig ändernden "Bodenprofils" nicht angewendet werden.

Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Messen von Strecken mit großer Genauigkeit über einen großen Meßbereich zwischen einem feststehenden und einem nur momentan sichtbaren, nicht zugänglichem Punkt zu finden, das mit bekannten Meßgeräten unter geringem mechanischen Aufwand in kurzer Zeit realisierbar und schnell auf veränderte Bedingungen einrichtbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der im ersten Anspruch offenbarten Erfindung. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Zwei im Abstand von einer genau bestimmten Basisstrecke aufgestellte Videokameras messen die Winkel zwischen den zu vermessenden Punkten bzw. zur Basisstrecke. Die Videosignale werden einer aus einem Videorecorder, einem Bildspeicher, einem Videomonitor, einer Zeilen auswertung und einem PC bestehenden Auswerteschaltung zur Streckenermittlung zugeführt.

Die Vorteile dieses Verfahrens liegen darin, daß bei einem gegebenen Landebereich die system bedingten Fehler wesentlich kleiner sind als die subjektiven Fehler der Personen an den Peil geräten, ein Meßplatz für den gesamten Landebereich genügt, alle Meßwerte auch nach dem Meßvorgang kontrolliert werden können und daß die Messung von einer Person ohne Streß durchgerührt werden kann.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausrührungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild eines prinzipiellen Meßplatzaufbaus zur Realisierung des Verfahren zur Sprungweitenmessung beim Wasserskispringen.

Am Ufer 1 neben der Landebahn einer Wasserskisprungschanze 2 ist eine Videokamera 3 im Abstand von einer genau bestimmten Basisstrecke 4 neben einer zweiten Videokamera 5 auf gestellt. Beide Videokameras 3 und 5 sind miteinander gekoppelt. An die Videokameras 3 und 5 ist ein Videorecorder 6 angeschlossen, dem ein Bildspeicher 7 folgt. Auf einem nachfolgen den Videomonitor 8 wird der von den Videokameras 3 und 5 aufgenommene Landevorgang so lange dargestellt, bis der Meßwert erfaßt ist. Das geschieht über eine dem Videomonitor 8 fol genden Zeilenauswertung 9 mittels einem PC 10. Diesem kann ein nicht dargestelltes Groß display zur Anzeige des ermittelten Meßergebnis folgen.

Um die Entfernung zwischen dem Schanzenmittelpunkt und dem Landepunkt in dem Moment der Landung zu ermitteln, werden von den zwei im Abstand der Basisstrecke 4 aufgestellten Videokameras 3 und 5 die Winkel zwischen den Richtungen zu den interessierenden Punkten und der Basisstrecke 4 gemessen und daraus die Entfernung errechnet. Die Öffnungswinkel der Videokameras 3 und 5 betragen etwa 55°, eine sinnvolle Basisstrecke 4 liegt zwischen 20 m und 30 m. Der Abstand der Basisstrecke 4 zum Aufsprungbereich liegt in der Praxis zwischen 25 m und 60 m. Daraus ergibt sich ein maximaler Meßbereich M zu Basisstrecke 4 + 0,6 × Abstand. Beide Videokameras 3 und 5 sind mit einem bestimmten Phasenversatz der Zeilen synchronisiert und miteinander gekoppelt, wodurch die beiden interessierenden Bildbereiche beider Videokameras 3 und 5 zu einem Videosignal vereinigt werden. Dieses Signal wird zur späteren Kontrolle ständig von dem Videorecorder 6 aufgezeichnet. Zur Erhöhung der Genau igkeit und der Verringerung der optischen Verzerrungen sind beide Videokameras 3 und 5 um 90° gegenüber der Normallage gedreht, so daß die Zeilen senkrecht geschrieben werden. Da durch wird zusätzlich erreicht, daß die Meßgenauigkeit auch durch den Schärfeverlust der Videoaufzeichnung nicht verschlechtert wird. Vorteilhafterweise wird ein kurzer Zeitraum vor und nach dem interessierenden Landemoment mit einer wählbaren Anzahl Vollbilder solange wiederholt, bis in der Zeilenauswertung der exakte Meßpunkt ermittelt ist. Dazu werden in dem Bildspeicher 7 etwa 12 m des Landevorgangs gespeichert. Es kann sowohl der Schwer punkt (Bindung), als auch der erste Wasserkontakt der Landung gemessen werden. Die erzielte Weite wird sofort vom PC 10 aus den gemessenen Winkeln und der Basisstrecke 4 errechnet. Das Ergebnis kann bei Bedarf auf dem Großdisplay angezeigt werden.

Ein feststehender Hilfspfeil, der mit der Videokamera 3 oder 5 nicht geschwenkt wird, dient als Hilfsmitteln zur Erfassung der Schwenkwinkel der Videokameras 3 und 5 bei der Einrich tung des Meßplatzes und der Änderung des Meßbereichs. Nach der Einrichtung des Meßplatzes kann zur Erhöhung der Meßgenauigkeit mit zwei exakt definierten Punkten im Landebereich eine Kalibrierung vorgenommen werden.

Bezugszeichenliste

1

Ufer

2

Wasserskisprungschanze

3

Videokamera

4

Basisstrecke

5

Videokamera

6

Videorecorder

7

Bildspeicher

8

Videomonitor

9

Zeilenauswertung

10

PC

Claims

1. Verfahren zum Messen von Strecken, die kurzzeitig bestehen und nicht zugänglich sind, insbesondere zur Sprungweitenmessung beim Wasserskispringen mittels Videokamera nach der Dreiecksbestimmung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei im Abstand von einer genau bestimmten Basisstrecke (4) aufgestellte Videokameras (3; 5) die Winkel zwischen den zu vermessenden Punkten bzw. zur Basisstrecke messen und daß die Videosignale einer Auswerteschaltung zur Streckenermittlung zugeführt werden.

2. Verfahren zum Messen von Strecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung aus einem Videorecorder (6), einem Bildspeicher (7), einem Videomonitor (8), einer Zeilenauswertung (9) und einem PC (10) besteht.

3. Verfahren zum Messen von Strecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilen des Videokameras (3; 5) senkrecht angeordnet sind.

4. Verfahren zum Messen von Strecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildwechsel beider Videokameras (3; 5) innerhalb der gleichen Zeile zweier Halbbilder mit definiertem Phasenunterschied synchronisiert wird und die Signale beider Videokameras (3; 5) zu einem Videosignal ohne Zeilenverlust vereinigt werden.

5. Verfahren zum Messen von Strecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildspeicher (7) mit einer wählbaren Anzahl von Halbbildern den Zeitraum, in dem der zu vermessende Punkt sichtbar ist, in Echtzeit bis zur Erfassung des Meßwertes ohne Zeilenversatz und Zeilenverlust wiederholt.

6. Verfahren zum Messen von Strecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokameras (3; 5) mit Hilfsmitteln zur Erfassung der Schwenkwinkel der Videokameras (3; 5) versehen sind.

7. Verfahren zum Messen von Strecken nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Sichtbereich der Videokameras (3; 5) ein oder mehrere feststehende Bezugspunkte angebracht sind.

8. Verfahren zum Messen von Strecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelauswertung durch direkte Kopplung von dem Computer (10) gesteuert und weiterverarbeitet wird.

9. Verfahren zum Messen von Strecken nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel in Abhängigkeit der Zeilen zweier Halbbilder beider Videokameras (3; 5) in Form einer Tabelle oder Datenbank abgelegt werden.

10. Verfahren zum Messen von Strecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere exakt definierte Punkte innerhalb des Meßbereiches zur Kalibrierung des Meßplatzes gemessen werden.