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Die Neuerung betrifft ein System zur Gesteinserkennung mittels eines mobilen Geräts.
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Im Hochbau sowie im Garten- und Landschaftsbau werden häufig Natursteine verwendet, beispielsweise als Bodenbelag, an Wänden etc.
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Problematisch dabei ist, dass es aufgrund der Vielfalt von verfügbaren Gesteinsarten nicht nur Laien sondern häufig auch Fachleuten, beispielsweise Natursteinverlegern, nicht möglich ist, mit hinreichender Wahrscheinlichkeit anzugeben, um welche Gesteinsart es sich bei einem bestimmten Gestein handelt.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Neuerung, ein System anzugeben, mit dem auf einfache und kostengünstige Weise mit hinreichender Wahrscheinlichkeit Gesteinsarten bestimmbar sind.
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Die Aufgabe wird durch ein System gemäß den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
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Die Neuerung bezieht sich auf ein System zur Gesteinserkennung. Das System umfasst ein mobiles Gerät mit einer Kamera und eine Speichereinheit, in der unterschiedlichen Gesteinsarten zugeordnete Daten abgespeichert sind. Das System umfasst ferner einen Prozessor, mittels dem ein Programm zur Gesteinserkennung ausführbar ist. Das System ist dabei dazu ausgebildet:
- - mittels der Kamera Bildinformationen eines Gesteins aufzunehmen;
- - die aufgenommenen Bildinformationen auszuwerten, um gesteinstypische Charakteristika zu erhalten;
- - die ermittelten gesteinstypischen Charakteristika mit den in der Speichereinheit gespeicherten Daten zu vergleichen, und
- - basierend auf dem Vergleichsergebnis eine Gesteinsart zu ermitteln.
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Der wesentliche Vorteil des neuerungsgemäßen Systems besteht darin, dass durch die softwarebasierte Erfassung der Bildinformationen und deren Auswertung eine Gesteinserkennung mit hoher Trefferwahrscheinlichkeit erreicht werden kann, die aufgrund der Verwendung von mobilen Geräten in Form eines Smartphones oder eines Tablet-PCs und einer entsprechenden Applikation (App) kostengünstig realisierbar ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das System dazu ausgebildet, die Auswertung der aufgenommenen Bildinformationen zumindest teilweise basierend auf einem Mustererkennungs-Algorithmus zu vollziehen. Über den Mustererkennungs-Algorithmus kann beispielsweise die optische Strukturierung des Gesteins analysiert werden. Die Strukturierung und die im Gestein enthaltenen Farben ermöglichen eine Gesteinsartbestimmung mit einer hohen Trefferwahrscheinlichkeit.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel enthalten die einer Gesteinsart zugeordneten Charakteristika Informationen über eine, vorzugsweise mehrere Farben, das Farbmuster und/oder die örtliche Verteilung von Gesteinsstrukturen. Ebendiese Informationen können auch aus den aufgenommenen Bildinformationen extrahiert werden, um die ermittelten gesteinstypischen Informationen mit den gespeicherten Informationen (Referenzinformationen) vergleichen und daraus die Gesteinsart bestimmen zu können.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind in der Speichereinheit den Gesteinsarten zugeordnete Bildinformationen oder den Gesteinsarten zugeordnete Charakteristika, beispielsweise Informationen über eine, vorzugsweise mehrere Farben, das Farbmuster und/oder die örtliche Verteilung von Gesteinsstrukturen abgespeichert. In anderen Worten werden pro Gesteinsart jeweils bestimmte Informationen in der Speichereinheit abgelegt. Diese Informationen bilden die Referenzinformationen. Aus den Bildinformationen, die von dem zu bestimmenden Gestein aufgenommen werden, werden ebendiese Informationen ermittelt, um einen Vergleich zwischen den extrahierten Informationen und den Referenzinformationen vornehmen zu können.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Speichereinheit, in der die den Gesteinsarten zugeordnete Bildinformationen oder den Gesteinsarten zugeordnete Charakteristika, beispielsweise Informationen über eine, vorzugsweise mehrere Farben, das Farbmuster und/oder die örtliche Verteilung von Gesteinsstrukturen abgespeichert sind, in dem mobilen Gerät vorgesehen oder das mobile Gerät steht mit einer Rechnereinheit in Verbindung, in der die Speichereinheit vorgesehen ist. Im Falle der ersten Variante kann das mobile Gerät autark, d.h. ohne Verbindung zu einer Datenbank zur Gesteinsartbestimmung verwendet werden. In der zweiten Variante kann die Gesteinsartbestimmung durch einen Server vorgenommen werden, wodurch der Rechenaufwand und die belegten Speicherressourcen auf dem mobilen Gerät reduziert werden können.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das System dazu ausgebildet, die Auswertung der Bildinformationen auf dem mobilen Gerät selbst oder auf einer Rechnereinheit, die mit dem mobilen Gerät über eine Datenkommunikationsverbindung in Verbindung steht, zu vollziehen. Im Falle der ersten Variante kann das mobile Gerät autark, d.h. ohne Verbindung zu einer Rechnereinheit bzw. einem Server die Bildverarbeitung vornehmen. In der zweiten Variante kann die Bildverarbeitung durch die Rechnereinheit bzw. den Server vorgenommen werden, wodurch der Rechenaufwand auf dem mobilen Gerät reduziert werden kann.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das System dazu ausgebildet, den Vergleich der ermittelten gesteinstypischen Charakteristika mit den in der Speichereinheit gespeicherten Daten auf dem mobilen Gerät selbst oder auf einer Rechnereinheit, die mit dem mobilen Gerät über eine Datenkommunikationsverbindung in Verbindung steht, zu vollziehen. Im Falle der ersten Variante kann das mobile Gerät autark, d.h. ohne Verbindung zu einer Rechnereinheit bzw. einem Server die Gesteinsartbestimmung vornehmen. In der zweiten Variante wird die Gesteinsartbestimmung durch die Rechnereinheit bzw. den Server vorgenommen werden, wodurch der Rechenaufwand auf dem mobilen Gerät reduziert werden kann.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt der Vergleich der ermittelten gesteinstypischen Charakteristika mit den in der Speichereinheit gespeicherten Daten basierend auf Gewichtungsfaktoren, über die die gesteinstypischen Charakteristika unterschiedlich gewichtbar sind. Dadurch können bestimmte Charakteristika, die ein klares Indiz für eine bestimmte Gesteinsart liefern, höher gewichtet werden als andere Charakteristika, die lediglich vage oder mit größerer Unsicherheit behaftet auf eine bestimmte Gesteinsart hindeuten.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird für unterschiedliche Gesteinsarten jeweils ein Wahrscheinlichkeitswert berechnet, der angibt, mit welcher Wahrscheinlichkeit es sich bei der aufgenommenen Bildinformation um die jeweilige Gesteinsart handelt. Basierend auf den berechneten Wahrscheinlichkeiten wird anschließend die Gesteinsarterkennung vorgenommen, und zwar die Gesteinsart ausgewählt, für die der höchste Wahrscheinlichkeitswert berechnet wurde.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine Speichereinheit vorgesehen, in der Informationen hinsichtlich Materialien oder Mittel, die im Zusammenhang mit der ermittelten Gesteinsart verwendbar sind, gespeichert sind. Nach der Erkennung der Gesteinsart kann auf diese Speichereinheit zugegriffen werden, um dem Nutzer beispielsweise Materialien, Mittel oder sonstige Produkte anzubieten, die im Zusammenhang mit dieser Gesteinsart verwendbar sind.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Speichereinheit, in der Informationen hinsichtlich Materialien oder Mittel, die im Zusammenhang mit der ermittelten Gesteinsart verwendbar sind, gespeichert sind, in dem mobilen Gerät oder in einer Rechnereinheit, die mit dem mobilen Gerät über eine Datenkommunikationsverbindung in Verbindung steht, oder in einer weiteren Speichereinheit vorgesehen.
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Ebenfalls kann eine Verlinkung in einen Onlineshop vorgesehen sein, über den die Materialien, Mittel oder sonstige Produkte bezogen werden können.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das System zur Ermittlung zumindest eines Gütekriteriums, beispielsweise Helligkeit, Ausleuchtung, Spiegelungen, Abstand etc. der aufgenommenen Bildinformationen ausgebildet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass Bildinformationen mit ausreichender Güte erfasst werden, um basierend darauf die Gesteinserkennung vornehmen zu können.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das System zur Interaktion mit dem Benutzer des mobilen Geräts ausgebildet, wenn das zumindest eine Gütekriterium eine Güteschwelle unterschreitet. Beispielsweise kann die Applikation des mobilen Geräts optische und/oder akustische Informationen ausgeben, wenn die Güteschwelle unterschritten wurde. Alternativ oder zusätzlich können durch die Applikation Handlungsempfehlungen gegeben werden, um die Güte der aufgenommenen Bildinformationen zu verbessern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Gesteinserkennung offenbart. Das Verfahren nutzt ein mobiles Gerät mit einer Kamera und eine Speichereinheit, in der unterschiedlichen Gesteinsarten zugeordnete Daten abgespeichert sind. zudem ist ein Prozessor vorgesehen, mittels dem ein Programm zur Gesteinserkennung ausführbar ist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- - Aufnehmen von Bildinformationen eines Gesteins mittels der Kamera;
- - Auswerten der aufgenommenen Bildinformationen, um gesteinstypische Charakteristika zu erhalten;
- - Vergleichen der ermittelten gesteinstypischen Charakteristika mit den in der Speichereinheit gespeicherten Daten; und
- - Ermitteln einer Gesteinsart basierend auf dem Vergleichsergebnis.
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Die Ausdrücke „näherungsweise“, „im Wesentlichen“ oder „etwa“ bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
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Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Neuerung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Neuerung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
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Die Neuerung wird im Folgenden anhand von Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 beispielhaft ein System zur Gesteinserkennung in einer schematischen Darstellung;
- 2 beispielhaft ein System in Form eines mobilen Geräts, beispielsweise eines Smartphones in einer schematischen Blockbilddarstellung; und
- 3 beispielhaft ein System in Form eines mobilen Geräts und einer Rechnereinheit, mit dem das mobile Gerät über eine Datenkommunikationsverbindung gekoppelt ist, in einer schematischen Blockbilddarstellung.
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In 1 ist beispielhaft ein System 1 zur Erkennung von Gesteinsarten in einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel besteht das System 1 aus einem mobilen Gerät 2, beispielsweise einem Handy, einem Smartphone, einem Tablet- Computer o.ä., das ein Programm, beispielsweise eine APP, umfasst, mittels der Gesteinsarten bestimmbar sind. Vorzugsweise ist dieses mobile Gerät 2, wie nachfolgend näher beschrieben, ohne Kommunikation mit einer weiteren Rechnereinheit in der Lage, die Gesteinsart-Bestimmung vorzunehmen.
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Das mobile Gerät 2 umfasst hierbei eine Kamera 2.1, über die eine oder mehrere Bildinformationen des zu bestimmenden Gesteins 7 erfassbar sind. Die Bildinformationen können aus dem Gesteinsbestimmungs-Programm selbst heraus aufgenommen werden oder mittels des Gesteinsbestimmungs-Programms kann auf Bildinformationen zugegriffen werden, die in dem mobilen Gerät 2 gespeichert sind.
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Das Gesteinsbestimmungs-Programm ist dazu ausgebildet, eine Bildverarbeitung der aufgenommenen Bildinformationen vorzunehmen. Dabei können die Gesteinsart kennzeichnende Charakteristika, beispielsweise eine oder mehrere Farben, das Farbmuster und/oder die örtliche Verteilung von Gesteinsstrukturen aus den Bildinformationen ermittelt werden. Hierzu kann beispielsweise ein Mustererkennungsalgorithmus verwendet werden, mittels dem ein die Gesteinsart charakterisierendes Muster bestimmbar ist. Die Bildverarbeitung und Ermittlung von die Gesteinsart kennzeichnenden Charakteristika kann durch einen Prozessor 3 des mobilen Geräts 2 vollzogen werden, auf dem das Gesteinsbestimmungs-Programm ausgeführt wird.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst das mobile Gerät 2 ferner eine Speichereinheit 4, in der unterschiedlichen Gesteinsarten zugeordnete Daten, nachfolgend als Referenzinformationen bezeichnet, abgespeichert sind. Beispielsweise ist jeder Gesteinsart ein Satz von Referenzinformationen, beispielsweise mehrere Farben, Farbmuster, Informationen über zumindest eine Gesteinsstruktur oder sonstige Informationen zugeordnet, die im Rahmen einer Mustererkennung verwendet werden können.
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Die Bestimmung der Gesteinsart kann anschließend mittels eines Vergleichs der aus den aufgenommenen Bildinformationen extrahierten Charakteristika und den in der Speichereinheit 4 abgelegten Referenzinformationen erfolgen.
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Im Rahmen des Vergleichs können die aus den aufgenommenen Bildinformationen extrahierten Charakteristika mit Referenzinformationen unterschiedlicher Gesteinsarten verglichen werden und diejenige Gesteinsart ausgewählt werden, deren Referenzinformationen den extrahierten Charakteristika am nächsten kommt. Bei dem Vergleich können beispielsweise Wahrscheinlichkeitswerte berechnet werden, die angeben, mit welcher Wahrscheinlichkeit es sich bei dem aufgenommen Gestein um eine bestimmte Gesteinsart handelt. Bei der Berechnung der Wahrscheinlichkeitswerte kann dabei beispielsweise die Farbähnlichkeit die Ähnlichkeit der Gesteinsstruktur etc. berücksichtigt werden. Dabei ist der für die jeweilige Gesteinsart ermittelte Wahrscheinlichkeitswert umso höher, je ähnlicher die aus den aufgenommenen Bildinformationen extrahierten Charakteristika den abgespeicherten Referenzinformationen sind.
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Nach der Bestimmung der Gesteinsart kann an dem mobilen Gerät 2 ein Wahrscheinlichkeitswert ausgegeben werden, der angibt, mit welcher Wahrscheinlichkeit es sich bei dem zu bestimmenden Gestein um eine bestimmte Gesteinsart handelt. Vorzugsweise wird die Gesteinsart mit dem höchsten Wahrscheinlichkeitswert als detektierte Gesteinsart ausgegeben und der zu dieser Gesteinsart berechnete Wahrscheinlichkeitswert ausgegeben.
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Wie zuvor ausgeführt, können die Referenzinformationen mehrere unterschiedliche Referenzteilinformationen, beispielsweise Referenzteilinformationen zu Farben, Farbmuster, Informationen über zumindest eine Gesteinsstruktur etc. umfassen. Diese Referenzteilinformationen können bei der Bestimmung der Gesteinsart unterschiedlich gewichtet werden, so dass beispielsweise die Referenzteilinformationen zu im Gestein enthaltenen Farben höher gewichtet wird als die Referenzteilinformation zur Gesteinsstruktur. Diese unterschiedliche Gewichtung kann beispielsweise durch Gewichtungsfaktoren erfolgen, die den einzelnen Referenzteilinformationen zugeordnet sind. Auch andere Möglichkeiten der Gewichtung sind grundsätzlich denkbar.
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3 zeigt eine alternative Ausführungsform des Systems 1 zur Bestimmung der Gesteinsart. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede zu der zuvor beschriebenen Variante des Systems 1 beschrieben. Im Übrigen gilt die vorherige Beschreibung auch für das Ausführungsbeispiel gemäß 3.
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Der wesentliche Unterschied des Ausführungsbeispiels gemäß 3 zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht darin, dass das mobile Gerät 2 mit einer von diesem mobilen Gerät 2 getrennten Rechnereinheit 5 kommuniziert, um die Bestimmung der Gesteinsart vorzunehmen. Hierzu ist das mobile Gerät 2 mit der Rechnereinheit 5 über eine Datenkommunikationsverbindung 6, insbesondere eine drahtlose Datenkommunikationsverbindung gekoppelt.
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Über das mobile Gerät 2 werden wiederum Bildinformationen von dem zu bestimmenden Gestein aufgenommen. Die Speichereinheit, in der die Referenzinformationen zu den jeweiligen Gesteinsarten gespeichert sind, ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht im Gerät 2 vorgesehen sondern in der Rechnereinheit 5 (Speichereinheit 5.1). Alternativ kann die Speichereinheit auch als von der Rechnereinheit 5 getrennte Speichereinheit ausgebildet sein, beispielsweise in einer Cloud etc.
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In diesem System 1 kann die Gesteinsartbestimmung auf unterschiedliche Weise erfolgen. In einer ersten Variante können die von der Kamera 2.1 des mobilen Geräts 2 aufgenommenen Bildinformationen im mobilen Gerät 2 verarbeitet werden, um gesteinstypische Charakteristika zu ermitteln. Diese gesteinstypischen Charakteristika können anschließend über die Datenkommunikationsverbindung 6 an die Rechnereinheit 5 übermittelt werden. Die Rechnereinheit 5 weist beispielsweise einen Prozessor 5.2 auf, mittels dem eine Verarbeitung der gesteinstypischen Charakteristika und der gespeicherten Referenzinformationen (beispielsweise in Form eines Vergleichs) erfolgen kann, um die Gesteinsartbestimmung vornehmen zu können. In anderen Worten wird also die Gesteinsartbestimmung nicht durch das mobile Gerät 2 selbst sondern durch die Rechnereinheit 5 vorgenommen.
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In einer zweiten Variante der Ausführungsform gemäß 3 werden die durch die Kamera 2.1 des mobilen Geräts 2 aufgenommenen Bildinformationen nicht in dem mobilen Gerät 2 ausgewertet, sondern die Bildinformationen werden über die Datenkommunikationsverbindung 6 an die Rechnereinheit 5 übertragen. Die Auswertung der Bildinformationen zur Ermittlung gesteinstypischer Charakteristika erfolgt dann durch den Prozessor 5.2 der Rechnereinheit 5. Zudem wird durch die Rechnereinheit 5, wie vorher beschrieben, die Gesteinsartbestimmung vorgenommen, d.h. die ermittelten gesteinstypischen Charakteristika werden mit in der Speichereinheit 5.1 der Rechnereinheit 5 abgelegten Referenzinformationen verglichen.
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Variantenunabhängig wird nach der Bestimmung der erkannten Gesteinsart diese Information über die Datenkommunikationsverbindung 6 an das mobile Gerät 2 übermittelt, um dem Nutzer mitzuteilen, um welche Gesteinsart es sich handelt.
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In der Speichereinheit 4 des mobilen Geräts, der Speichereinheit 5.1 der Rechnereinheit 5 oder einer anderen Speichereinheit können Daten bezüglich Materialien oder Mitteln gespeichert sein, die in Verbindung mit den jeweiligen Gesteinsarten vorzugsweise verwendet werden können. Hierbei kann es sich beispielsweise um Verlegematerialien für die jeweilige Gesteinsart, Pflegemittel, Reinigungsmittel etc. handeln. In der Speichereinheit können den Daten bezüglich Materialien oder Mitteln zudem Informationen zu den jeweiligen Gesteinsarten zugeordnet sein, so dass nach der Bestimmung der Gesteinsart die Auswahl der Materialien oder Mittel, die sich für diese Gesteinsart eignen, vereinfacht ist.
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Dadurch können dem Nutzer des mobilen Geräts abhängig von der erkannten Gesteinsart beispielsweise Materialien oder Mittel angeboten werden, die sich besonders für die erkannte Gesteinsart eignen.
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Um möglichst hohe Erkennungsraten für die jeweilige Gesteinsart sicherstellen zu können, kann das System 1 dazu ausgebildet sein, schlechte Aufnahmebedingungen zu erkennen und dem Nutzer dies mitzuteilen bzw. Anweisungen zu geben, wie die Erfassungsbedingungen verbessert werden können. Unter „schlechten Aufnahmebedingungen“ werden insbesondere eine zu geringe oder zu hohe Helligkeit, Reflexionen, Spiegelungen, ein falscher Abstand etc. verstanden.
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Das System 1, insbesondere ein im mobilen Gerät 2 ablaufender Programmteil ist dazu ausgebildet, die Aufnahmebedingungen zu beurteilen und dem Nutzer mitzuteilen, wenn die Aufnahmebedingungen einen Güteschwellwert unterschreiten. Beispielsweise kann bei zu großen Spiegelungen oder bei zu geringer Helligkeit dem Nutzer mitgeteilt werden, dass unter diesen Bedingungen keine oder eine nur unzureichende Gesteinserkennung möglich ist und die Aufnahmebedingungen verbessert werden müssen (Änderung der Aufnahmerichtung, Erhöhung der Helligkeit etc.). Das mobile Gerät 2 kann beispielsweise in einer Art Feedback-Schleife versuchen, den Nutzer bei der Verbesserung der Aufnahmebedingungen zu unterstützen und diesem entsprechende Anweisungen zu geben. Damit kann eine Gesteinserkennung mit möglichst hoher Trefferquote sichergestellt werden.
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Die Neuerung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Neuerung zugrunde liegende Gedanke verlassen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System
- 2
- mobiles Gerät
- 2.1
- Kamera
- 3
- Prozessor
- 4
- Speichereinheit
- 5
- Rechnereinheit
- 5.1
- Speichereinheit
- 5.2
- Prozessor
- 6
- Datenkommunikationsverbindung
- 7
- Gestein
