DE60034613T2

DE60034613T2 - Verfahren zur Synchronisation von Bilddaten eines mit Kameras überwachten Prozesses

Info

Publication number: DE60034613T2
Application number: DE60034613T
Authority: DE
Inventors: Mika Valkonen; Juha Toivonen; Jorma Snellman
Original assignee: Honeywell Oy
Current assignee: Honeywell Oy
Priority date: 1999-03-01
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2020-02-26
Also published as: FI990428A0; ES2182728T1; DE1033881T1; EP1033881A2; US6873353B1; ATE361633T1; FI112549B; JP2000324479A; CA2299900A1; DE60034613D1; EP1033881A3; ES2182728T3; FI990428A; CN1242346C; EP1033881B1; PT1033881E; CA2299900C; CN1267866A; JP4410376B2

Description

Die Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zum Synchronisieren von Bilddaten, die von Verfahrensüberwachungskameras erhalten werden, bei dem

– unterschiedliche Stellen in dem Prozess mit Hilfe verschiedener Kameras abgebildet werden;
– Bilddaten von den unterschiedlichen Kamerastellen pro Kamera in digitale Bildbearbeitungseinrichtungen gespeichert werden;
– die bei den unterschiedlichen Kamerastellen gespeicherten Bilder zur Anzeige und Analyse auf dem Bildschirm des Rechners des Bedieners ausgewählt werden; und
– aus den bei den unterschiedlichen Kamerastellen erhaltenen Bilddaten Bilder, die denselben Bereich in der Bahn abbilden, mittels Verwendung von Synchronisationsmitteln gesucht werden.

Wenn der Bediener unter den Bildern einer bestimmten Kamerastelle ein interessierendes Objekt findet, kann er durch Nutzen von Synchronisation den gleichen Bereich in der Papierbahn sehen, wenn er andere Kamerastellen passiert. Diese Art der Synchronisation ist seit langem ein Kennzeichen der Betriebsstätten der Anmelderin. Ihre Verwendung bringt aber bestimmte Probleme bzw. Mängel mit sich. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit und des Dehnens der Bahn ist es nicht möglich, dass die Synchronisation so genau ist, dass sie unbedingt den entsprechenden Bereich in der neuen Position zeigt, den die Synchronisation erzeugt. Liegt zum Beispiel eine Unterbrechung am trockenen Ende der Maschine vor und der Bediener des Überwachungssystems sucht nach dem gleichen Bereich in der Bahn am nassen Ende der Maschine, kann der Bediener nicht völlig sicher sein, ob sich das Objekt in diesem Bereich der Videoaufzeichnung befindet, der infolge von Synchronisation angezeigt wird, in welchem Fall der Bediener wahrscheinlich die Suche einstellt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Synchronisationsverfahren an die Hand zu geben, damit der Bediener sicher weiß, dass er automatisch in der Mitte des visualisierten Bereichs landet, in dem sich der gewünschte gleiche Bereich der Bahn finden lässt. Die Idee besteht daher darin, den Bediener zu veranlassen, einen Bereich von Folgebildern einer Größe durchzugehen, der parametrisiert werden kann. In einem solchen Fall lässt sich der entsprechende Bereich in der Bahn an verschiedenen Kamerastellen zuverlässiger und einfacher finden.
Die kennzeichnenden Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in dem beigefügten Anspruch 1 dargestellt. Die abhängigen Ansprüche umfassen bevorzugte Ausführungen der Erfindung.
Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführung der Erfindung unter Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Hierbei zeigen:
1 das zum Umsetzen des erfindungsgemäßen Synchronisationsverfahrens verwendete System als Flussdiagramm und
2 die Leistung der Synchronisation auf der Grundlage von Bilddaten von verschiedenen Kamerastellen.
Zunächst werden der allgemeine Aufbau und der Betrieb des System beschrieben, bevor die erfindungsgemäße Art der Visualisierung des Bereichs von Folgebildern, die für den Bediener zu synchronisieren sind, offenbart wird.
In dem in 1 gezeigten Flussdiagramm ist die Bildquelle eine Videokamera 1, die ein ständiges Videobild des überwachten Objekts erzeugt. Die Bilddaten werden in einem digitalen Signalprozessor 2 oder DSP-Prozessor verarbeitet. Signalprozessoren ähneln gewöhnlichen Mikroprozessoren, umfassen aber u.a. den Einsatz von Fließkommazahlen-Technologie und Adressformaten für einfachere Adressierung. Weiterhin unterscheidet sich der DSP bezüglich seiner Architektur erheblich vom gewöhnlichen Prozessor, wobei er für den Einsatz mit großen Datenmengen und für einen Einsatz, bei dem Multiplikation mit ganzen Zahlen und Datentransfers statistisch wichtige Operationen sind, ausgelegt ist. DSP-Prozessoren können mehrere unterschiedliche und gleichzeitige Rechenroutinen in Verbindung mit Bildanalyse ausführen, deren Ergebnisse automatisch auf das Überwachen von Änderungen von Bilddaten übertragen werden können.
Das System umfasst mehrere Videokameras 1 zum Abbilden der verschiedenen Stellen des überwachten Prozesses. Jede Kamera ist mit ihrem eigenen digitalen Bildprozessor 2 zum Speichern von digitalen Bilddaten pro Kamera versehen. Die Signalprozessoren 2 werden zum Analysieren aller kameraspezifischen Bilddaten verwendet, um Bildabweichungsdaten basierend auf dem Grad der Abweichung in mehreren Folgebildern vorzusehen. Von den Signalprozessoren 2 werden die Bilddaten und Bildabweichungsdaten zu einem analysierenden Rechner 15 übertragen, der eine Anzeige 11 aufweist.
Die an den verschiedenen Kamerastellen gespeicherten Bilder können mittels Selektorsymbolen 7 zur Analyse ausgewählt werden. Die Bildabweichungskurve 8, die den Bildabweichungsdaten von Bildern entspricht, die dem zu analysierenden Bild vor- und nachgehen, wird unten im Bildschirm 11 angezeigt. Ein durch Bezugszeichen 9 gekennzeichneter Fließpfeil zeigt den Punkt auf der Bildabweichungskurve 8, bei dem sich das angezeigte Bild 6 befindet. Die von jeder Kamerastelle 1-n gespeicherten Bilddaten 2d₁ –2d_n können mehrere hundert Bilder umfassen. Abhängig vom Prozess können die zu jedem Zeitpunkt gespeicherten Bilddaten eine Dauer aufweisen, die von ein paar Sekunden bis zu mehreren Minuten reicht, und die Speicherung kann nach dem FIFO-Prinzip (First In First Out) funktionieren.
Da jede unten im Bildschirm 11 gezeigte Bildabweichungskurve 8 jeweils aus Bildmaterial von jeder Kamerastelle erzeugt wird, können die Bildabweichungskurven der verschiedenen Kamerastellen normiert werden, so dass sie vergleichbar sind, und miteinander verglichen werden, wodurch die die größte Abweichung darstellende Bildabweichungskurve und die Bilddaten der ihr entsprechenden Kamerastelle automatisch zur Anzeige in dem Analysefenster des Bildschirms 11 gewählt werden können. Für den Zweck dieser Automatisierung ist das System mit Normiermittel 3 zum Normieren der Ausgabewerte der Bildabweichungsdaten der verschiedenen Kamerastellen versehen, damit sie miteinander vergleichbar sind. Ein Vergleich zwischen den normierten Bildabweichungsgraden der verschiedenen Kamerastellen wird mittels Komparatormitteln 4 ausgeführt. Selektormittel 5 empfangen Bilddaten von den verschiedenen Kamerastellen und wählen unter der Steuerung der Komparatormittel 4 die Bilddaten 2d₁ –2d_n , die die Abweichung höchsten Grads darstellen, sowie die auf dem Bildschirm 11 anzuzeigende entsprechende Bildabweichungskurve 8. Das Bild 6 ist eines von vielen in den Bilddaten enthaltenen Bildern. Die Kurve 8 und die Fließanzeige 9 können zum Prüfen genau dieser Bilder 6 verwendet werden, die dem Bereich der Bildabweichung höchsten Grads zugeordnet sind. Das Bild 6 auf dem Bildschirm 11 kann zum Beispiel ein in einer Papierbahn gebildetes Loch darstellen.
Die vorstehend beschriebene automatische Auswahl des Bilds 6 ist offensichtlich optional, was bedeutet, dass der Bediener bei Bedarf Bilddaten 2d₁ –2d_n aus jeder Kamerastelle zur Analyse auswählen kann. Häufig ist es aber für den Bediener hilfreich, ganz zu Beginn der Analyse zu wissen, welche Kamerastelle den höchsten Grad an Bildabweichung erzeugte, in welchem Fall die Analyse bei dieser bestimmten Kamerastelle begonnen werden kann.
Die Datenverarbeitungsmittel 15 des Bedieners umfassen Synchronisationsmittel 12, 13, 14, mittels derer automatisch Bilder, die den gleichen Bereich in der Bahn anzeigen, aus den Bilddaten verschiedener Kamerastellen herausgesucht werden können. Wenn die Synchronisationsoption 12 auf dem Bildschirm 11 angezeigt wird, steuert die Synchronisationseinrichtung 13 die Bilddatenauswahleinrichtung 5 so, dass die Auswahl einer Kamerastelle mittels der Selektorsymbole 7 automatisch das Bild 6 auf dem Bildschirm 11 erzeugt, das dem gleichen Bereich in der Papierbahn entspricht wie das Bild 6 der vorherigen Kamerastelle. Für diesen Zweck benötigt die Synchronisationseinrichtung 13 bestimmte Parameter 14, die mindestens Bahngeschwindigkeit und den Abstand zwischen den Kameras 1 umfassen. Der Synchronisationseinrichtung 13 wird auch ein Zeitpunkt des Auftretens 2t gegeben, bei dem ein interessierender Gegenstand in dem Bildfeld einer Kamerastelle beobachtet wurde, deren entsprechende Bahnfläche von den verschiedenen Kamerastellen zu analysieren ist.
2 zeigt ein Loch, zum Beispiel in der Leimpresse, in einem bei Zeitpunkt 2t in den Bilddaten 2d_n von Kamera n erzeugten Bild. Auf der Grundlage der Zeit des Auftretens und anderer Parameterdaten kann die Synchronisationseinrichtung 13 mittels einfacher Berechnungen die Bilder 2s₁ –2s₃ in den Bilddaten 2d₁ –2d₃ ermitteln, in denen das gleiche Loch vorkommt. Die Genauigkeit der Synchronisation kann aber aufgrund der hohen Geschwindigkeit und des Dehnens der Bahn nicht sehr hoch sein, und somit ist in der Erfindung eine Markierung 10, 10' bestimmter Breite festgelegt, die dem Bediener visualisiert wird, innerhalb derer der entsprechende Punkt in der Bahn sicher gefunden wird. Dem Bediener wird somit ein Auswahlbereich 10 in der Umgebung des Punkts der Synchronisation 9, 9' jeder Kamerastelle visualisiert, in welchem Bereich eine begrenzte Anzahl an Folgebildern liegt, unter denen sich der entsprechende Punkt sicher findet. Die begrenzte Anzahl ist bevorzugt eine Mindestanzahl, die durch Parameter wie Bahngeschwindigkeit und Abstand zwischen den Kamerapositionen bestimmt wird. Diese Markierungsfläche 10 regt den Bediener an, den entsprechenden Punkt in den verschiedenen Kamerastellen zu suchen. Die Größe des Auswahlbereichs 10, d.h. die Anzahl an Bildern, die in ihm enthalten sind, hängt daher von Bahngeschwindigkeit und den Abständen zwischen den Kameras ab.

Claims

Verfahren zum Synchronisieren von Bilddaten, die von Verfahrensüberwachungskameras erhalten werden, bei dem – unterschiedliche Stellen eines sich bewegenden Objekts innerhalb des Verfahrens mittels verschiedener Kameras (1) abgebildet werden, – Bilddaten (2d₁ –2d₂ ) von den unterschiedlichen Kamerastellen pro Kamera in digitale Bildbearbeitungseinrichtungen (2) gespeichert werden, – die von den unterschiedlichen Kamerastellen erhaltenen gespeicherten Bilder zur Anzeige und Auswertung im Bildschirm (11) des Rechners (15) des Bedienungspersonals ausgewählt werden, und – aus den von den unterschiedlichen Kamerastellen erhaltenen Bilddaten (2d₁ –2d_n ) Bilder, die denselben Bereich in dem sich bewegenden Gegenstand abbilden, mittels Verwendung von Synchronisationsmitteln (12, 13, 14) gesucht werden (2t, 2s₁ –2s₃ ), die für die Synchronisationssuche einen ersten Parameter, der die Entfernungen zwischen den Kameras darstellt, und einen zweiten Parameter, der die Geschwindigkeit des sich bewegenden Gegenstands darstellt, verwenden, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bedienungspersonal ein Auswahlbereich (10, 10') dargestellt wird, der eine begrenzte Anzahl an nacheinander folgenden Bildern darstellt, wobei ein Bild (2s₁ –2s₃ ) innerhalb des Auswahlbereichs durch die Synchronisationsmittel auf den Bildschirm (11) gebracht wird, wenn sich das Bild im Bildschirm von einer Kamerastelle zur nächsten ändert, wobei die Größe des Auswahlbereichs (10), das heißt die Anzahl der darin enthaltenen Bilder, von den ersten und zweiten Parametern abhängt, so dass aus den Auswahlbereichen der verschiedenen Kamerastellen Bilder des gleichen Punkts des sich bewegenden Gegenstands gefunden werden können.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Verfahren um die Herstellung von Papier handelt und der überwachte sich bewegende Gegenstand die in der Papiermaschine laufende Papierbahn ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass kameraspezifische Bilddaten ausgewertet werden und auf dem Abweichungsgrad einer Vielzahl von einander nachfolgenden Bildern basierende Bildabweichungsdaten zusammengestellt werden sowie die den Bildabweichungsdaten der vor und nach dem auszuwertenden Bild erfolgenden Bildabweichungsdaten entsprechende Bildabweichungskurve (8) im Bildschirm (11) angezeigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangswerte der Bildabweichungsdaten der unterschiedlichen Kamerastellen so standardisiert werden, dass sie gegenseitig vergleichbar sind, die standardisierten Bildabweichungswerte der unterschiedlichen Kamerastellen verglichen werden und die Bilddaten (2d₁ –2d_n ) der Kamerastelle, die die höchstwertige Abweichung darstellen, zur automatischen Anzeige ausgewählt werden.