FI121443B - Menetelmä ja järjestely kipinöinnin valvomiseksi - Google Patents

Description

Menetelmä ja järjestely kipinöinnin valvomiseksi

Keksintö koskee menetelmää kohteessa esiintyvän kipinöinnin valvomiseksi, jossa menetelmässä kuvataan kohdetta ja määritetään kuvassa olevien kipinöiden in-5 tensiteettiä ja lukumäärää. Keksintö koskee myös järjestelyä kohteessa esiintyvän kipinöinnin valvomiseksi, johon kuuluu kamera kohteen kuvaamiseksi ja kuvankäsittely-yksikkö.

Kipinä on pieni ilmassa liikkuva kuuma hohtava kappale. Näitä yleensä syntyy palamisprosesseissa tai kipinän lähteenä toimivan materiaalin kuumennuttua tar-10 peeksi esimerkiksi kitkan seurauksena. Myös eri lämpötiloissa tai olomuodoissa olevien aineiden joutuessa kosketuksiin toistensa kanssa voi syntyä kipinöintiä. Kipinä itsessään voi olla kiinteää tai sulaa tai osittain sulaa materiaalia. Sähköki-pinöinnissä syntyy eri potentiaalien välille läpilyöntejä, jotka tuottavat valonväläh-dyksen. Kipinöinti on yleensä kaoottinen ja kontrolloimaton prosessi, joka on mo-15 nissa ympäristöissä epätoivottu tapahtuma. Esimerkiksi metalliteollisuudessa on prosesseja, joissa käsiteltävän materiaalin kipinöinti on virheillä, joka pitäisi nopeasti havaita. Eräs tällainen on jatkuvavalukone, jossa sulaa metallia ohjataan vesijäähdytteisen muotin läpi.

Patenttijulkaisu US6903357 esittää sähkökipinöiden laskurin. Tässä on valoilmai-20 sin, joka tuottaa sähkövirtaa, kun valoa osuu siihen. Tätä sähkövirtaa mittaamalla arvioidaan kipinöiden määrä. Tämä on tarkoitettu mittaamaan varsin lähellä olevaa kohdetta, joka on sijoitettu ulkopuoliselta valolta eristettyyn kammioon. Tämä rajoittaa keksinnön käyttöä.

Tunnetaan optisia paloilmaisimia, jotka pyrkivät tunnistamaan kameran kuvasta 25 liekkejä. Yleisesti näissä käytetään kuviontunnistusta, kuten patenttijulkaisussa US5937077. Näitä ei voi soveltaa kipinöinnin valvontaan, koska kipinät ovat pieniä nopeasti liikkuvia kohteita ja liekki on oleellisesti paikallaan pysyvä kohde. Näissä ilmaisimissa kuvassa esiintyvistä liekeistä muokataan kuvioita, jotka pyritään tunnistamaan peräkkäisistä kuvista. Tämä vaatii varsin paljon kuvankäsittelyä sekä 30 matemaattisia toimenpiteitä. Lisäksi ne yleisesti käyttävät infrapunakameroita, jotka ovat varsin kalliita eivätkä ne sovellu kaikkiin ympäristöihin, kuten esimerkiksi sellaiseen, jossa on jo alun perin paljon kuumia kohteita.

Keksinnön tavoitteena on ratkaisu, jolla voidaan merkittävästi vähentää tunnettuun tekniikkaan liittyviä haittoja. Keksinnön mukaiset tavoitteet saavutetaan menetel- 2 mällä ja järjestelyllä, joille on tunnusomaista, mitä on esitetty itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

Keksinnön perusajatus on seuraava: Kohdetta kuvataan ja näin saaduista kuvista 5 muodostetaan kuvapari. Kuvaparin kuvia verrataan keskenään ja toisesta kuvasta poistetaan ne pikselit, joiden arvot ovat olennaisesti samoja molempien kuvien vastaavissa pikseleissä sekä ne pikselit, joiden arvo on määrättyä raja-arvoa pienempi ja jäljelle jääneiden pikselien määrä antaa kipinäarvon, joka kuvaa kohteen kipinöintiä.

10 Keksinnön mukaisessa menetelmässä kuvataan kohdetta ja määritetään kuvassa olevien kipinöiden intensiteettiä ja lukumäärää. Kohteen kuvaus tuottaa digitaalisia kuvia, joissa kunkin kuvapisteen eli pikselin arvo ilmoittaa kirkkauden vastaavassa kohteen kohdassa. Menetelmässä muodostetaan kuvapari, jossa on ensimmäinen ja toinen raakakuva. Raakakuva on kameran tuottamista kuvista valittu kuva, jota 15 käytetään kipinäarvon laskemiseen. Kumpikin kuvaparin raakakuva on omassa tiedostossaan, ja näissä raakakuvissa kunkin kuvapisteen eli pikselin arvo on binääriluku, joka ilmoittaa kirkkauden vastaavassa kohteen kohdassa. Kuvaparin kahta raakakuvaa, ensimmäistä ja toista raakakuvaa, verrataan keskenään ja poistetaan ensimmäisestä ne pikselit, joiden arvo on olennaisesti sama kuin vas-20 taavilla pikseleillä toisessa raakakuvassa. Ensimmäisestä kuvasta poistetaan lisäksi pikselit, joiden arvo on määrättyä raja-arvoa pienempi. Edellä saadusta pelkistetystä kuvasta lasketaan pikseleiden lukumäärä eli kipinäarvo, ja muodostetaan kipinäarvoista valvontatietoa kohdetta valvovalle systeemille toimitettavaksi.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä suoritusmuodossa kuvapari muodoste-25 taan kuvankäsittely-yksikössä kahdesta peräkkäin otetusta raakakuvasta. Eräässä toisessa suoritusmuodossa muodostetaan kuvapari niin, että viimeisin raakakuva on sen ensimmäinen raakakuva ja edellinen ensimmäinen raakakuva on sen toinen raakakuva. Eräässä kolmannessa suoritusmuodossa muodostetaan kuvapari niin, että viimeisin raakakuva on sen ensimmäinen raakakuva ja jokin aiempi raa-30 kakuva on sen toinen raakakuva. Tällöin toinen raakakuva, johon ensimmäistä raakakuvaa verrataan, pysyy samana useammassa kuvaparissa. Tämä on edullisesti sellainen kohdetta kuvaava kuva, jossa esiintyy kipinöintiä joko hyvin vähän tai ei ollenkaan. Tätä toista raakakuvaa voidaan vaihtaa, jos kohteessa tapahtuu muutoksia. Nämä voivat olla valaistusmuutoksia tai muutoksia kohteen toiminnas-35 sa. Kuvaparin raakakuvien ottohetkien välinen aika on vakio, ja kuvaparien välinen aika on vakio. Näiden vakioiden ei tarvitse olla samoja.

3

Kuvapareja voidaan muodostaa esimerkiksi seuraavanlaisilla tavoilla. Otetaan viiden sekunnin välein kuvapareja, joiden kuvien ottohetkien ero on puoli sekuntia. Kuvapari tallennetaan kuvankäsittely-yksikköön ensimmäiseksi ja toiseksi raaka-kuvaksi. Kipinäarvon laskemiseksi tarvittavat toimet tehdään ensimmäiselle kuval-5 le ja toista kuvaa käytetään vertailukuvana. Seuraavassa kuvaparissa on uudet raakakuvat, joita käytetään seuraavan kipinäarvon laskemiseen. Kuvaparien muodostaminen tehdään siten, että eri kuvapareista saatavat kipinäarvot ovat vertailukelpoisia keskenään sekä annettuun kipinäarvon raja-arvoon, jonka ylittäminen aiheuttaa hälytyksen tai yhteydenoton kohdetta valvovaan systeemiin.

10 Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä suoritusmuodossa raakakuvat muutetaan harmaasävyisiksi ennen muuta käsittelyä. Tämä pienentää oleellisesti kuvatiedostojen kokoa ja helpottaa niiden vertailua ja muuta käsittelyä. Lisäksi kutakin raakakuvaa muodostettaessa kuvasta voidaan poistaa ennalta määrättyä maskia vastaavat pikselit. Maskauksella valitaan kohteen liikkumattomia osia tai alueita, 15 joilla ei olennaisesti tapahdu kipinöintiä. Tällöin kuvien koko pienenee ja niiden käsittely nopeutuu. Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä suoritusmuodossa pikseleiden poistaminen tarkoittaa niiden arvon asettamista joksikin vakioksi. Pik-seli voidaan myös poistaa sen arvon ilmaisevien bittien poistamisella kuvatiedostosta niin, että tämän tiedoston koko vastaavasti pienenee.

20 Keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan säätää kuvaukseen liittyviä parametreja, joita ovat kuvauslaitteen ominaisuudet ja säädöt sekä kuvauslaitteen sijainti suhteessa kohteeseen. Säätämisen jälkeen lasketaan kipinäarvoa, vasta kun on kaksi samoilla säädöillä otettua raakakuvaa.

Mainittu valvontatieto voi olla kipinäarvot sellaisenaan. Valvontatieto voidaan 25 muodostaa myös laskemalla matemaattisesti peräkkäisistä kipinäarvoista tasoitettu kipinäarvo. Kipinäarvon vaihtelualue voi olla myös jaettu muutamaan alueeseen, ja valvontatieto on sen alueen numero, johon kipinäarvo sattuu. Valvontatieto voi olla myös hälytys kipinäarvon ylittäessä asetetun ylärajan. Valvontatiedon muodostamisessa voidaan käyttää myös edellä mainittujen tapojen yhdistelmiä. 1 2 3 4 5 6

Keksinnön mukaiselle järjestelylle kohteessa esiintyvän kipinöinnin valvomiseksi, 2 johon kuuluu kamera kohteen kuvaamiseksi ja kuvankäsittely-yksikkö, on tunnus 3 omaista, että kameran tuottamat raakakuvat ovat digitaalisia koostuen pikseleistä, 4 ja kuvankäsittely-yksikössä on muisti raakakuvien pikselien arvojen tallentamisek 5 si, pikselien arvojen vertailija, kuvan pelkistin määrätyt vertailuehdot täyttämättö- 6 mien pikselien poistamiseksi, laskuri kipinäarvon määrittämiseksi eli jäljellejäänei- 4 den pikselien lukumäärän laskemiseksi ja kipinäarvojen käsittely-yksikkö valvonta-tiedon muodostamiseksi kipinäarvoista.

Keksinnön mukaisen järjestelyn eräässä suoritusmuodossa kuvankäsittely-yksikön kuvan pelkistin on järjestetty poistamaan raakakuvaa muodostettaessa ennalta 5 määrättyä maskia vastaavat pikselit, joka maski kattaa ainakin osan kohteen pysyvistä rakenteista tai alueista, joilla ei tapahdu merkittävää kipinöintiä. Tämä tapahtuu ennen kuvan muuta käsittelyä. Keksinnön mukaisen järjestelyn eräässä suoritusmuodossa kuvankäsittely-yksikössä on lisäksi järjestely kuvan har-maasävyiseksi muuttamista varten ennen kuvan muuta käsittelyä.

10 Keksinnön mukaisen järjestelyn eräässä toisessa suoritusmuodossa pikseleiden arvojen vertailija vertaa kuvaparin kuvien vastaavia pikseleitä. Kuvan pelkistin on järjestetty poistamaan ensimmäisestä raakakuvasta ne pikselit, joiden arvot ovat oleellisesti samoja kuin toisessa raakakuvassa sekä ne pikselit, joiden arvo on määrättyä raja-arvoa pienempi. Laskuri laskee ensimmäisestä kuvasta kipinäarvon 15 ensimmäisen kuvan jäljelle jääneistä pikseleistä. Kuvankäsittely-yksikössä on kommunikaatiolaite kohdetta valvovan systeemin kanssa kommunikoimiseksi, ja kommunikaatiolaite on järjestetty lähettämään valvontatiedon. Valvontatieto on sellaisessa muodossa, että se on kohdetta valvovan systeemin ymmärrettävissä tai se voidaan lähettää kohdetta valvovalle systeemille järjestelyn kommunikaa- 20 tiolaitteella. Jos esimerkiksi yhteys kohdetta valvovaan systeemiin on järjestetty tietokoneverkon kautta, kyseinen kommunikaatiolaite sijoittaa valvontatiedon käytettävän tietoliikenneprotokollan mukaiseen viestiin. Jos taas esimerkiksi yhteys on järjestetty matkapuhelinverkon kautta, sijoitetaan valvontatieto esimerkiksi tekstiviestiin.

25 Keksinnön mukainen järjestely on voitu järjestää käsittelemään matemaattisesti kipinäarvoja. Näin voidaan vähentää kipinäarvojen laskemisessa mahdollisesti tapahtuvia virhetulkintoja tai yksittäisten kipinätapahtumien aiheuttamia hälytyksiä. Tuloksena saatavat kipinäarvot on näin esimerkiksi keskiarvoistettu joltain tietyltä aikaväliltä. 1

Kuvankäsittely-yksikön vertailuehdot voivat olla säädettäviä kohteen valaistuksen tai toiminnan mukaan. Kuvankäsittely-yksikkö voi tehdä tämän automaattisesti kuvankäsittely-yksikössä olevien ohjeiden mukaisesti tai uudet vertailuehdot lähetetään kuvankäsittely-yksikölle käsin.

5

Kuvankäsittely-yksikkö ja kommunikaatiolaite kommunikoimiseksi kohdetta valvovan systeemin kanssa voi olla toteutettu tietokoneella ja kamera voi olla valvonta-kamera.

Kuvankäsittely-yksikkö voi olla oleellisesti toteutettu kohdetta valvovan systeemin 5 resursseilla. Jos esimerkiksi kohdetta valvova systeemi käsittää tietokoneen, kuvankäsittely-yksikkö on voitu toteuttaa tämän resursseilla. Eräässä suoritusmuodossa kuvankäsittely-yksikkö on toteutettu yhdellä tai useammalla signaaliprosessorilla.

Keksinnön etuna on, että sillä voidaan valvoa monenlaisia kohteita ja sitä voidaan 10 käyttää erilaisissa paikoissa. Kohteet voivat olla erikokoisia ja paikka voi olla sisä-tai ulkotiloissa.

Lisäksi keksinnön etuna on, että se tuottaa tuloksia nopeasti. Edelleen etuna on, että sen käyttämiseen ei tarvita tehokasta laitteistoa. Eduksi myös on, että keksinnön ei tarvitse olla kovin lähellä valvomaansa kohdetta. Keksinnön tuoma hyöty on 15 myös se, että valvottavaa kohdetta tai kohteen valvontasuuntaa voidaan helposti vaihtaa.

Edelleen keksintö mahdollistaa järjestelyä kipinöinnin mittaamisen kohteissa, joissa perinteiset esimerkiksi infrapunasäteilyä tai ultraviolettivaloa mittaavat palo- tai kipinäilmaisimet eivät toimi luotettavasti, kuten sulatoissa tai valimoissa, joissa 20 käsiteltävä kuuma metalli aiheuttaa voimakkaan taustasäteilyn näillä aallonpituusalueilla.

Keksinnön etuna on myös, että se mahdollistaa joissain tapauksissa valmiiden jo olemassa olevien ratkaisujen käytön osana kipinöinnin valvontaa.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan 25 oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää vuokaaviona esimerkkiä keksinnön mukaisesta menetelmästä kohteessa esiintyvän kipinöinnin valvomiseksi, kuva 2 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisesta järjestelystä kipinöinnin valvomiseksi ja 1 kuva 3 esittää esimerkin keksinnön mukaisen järjestelyn käytöstä.

6

Kuvassa 1 on vuokaaviona esimerkki keksinnön mukaisesta menetelmästä. Menetelmällä on jokin kohde, jossa tapahtuu mahdollisesti kipinöintiä. Menetelmässä kohdetta kuvataan kameralla ja tämä kuvaus tuottaa kuvia, joita on mahdollisuus tallentaa ja käsitellä. Kuvat joko ovat tai ne voidaan muuttaa digitaaliseen muo-5 toon. Edullisesti kuvaus tuottaa peräkkäisiä kuvia jatkuvasti. Kipinöinnin voimakkuutta kuvaava kipinäarvo lasketaan kuvankäsittely-yksikössä.

Menetelmässä muodostetaan kuvapari, jossa on ainakin kaksi raakakuvaa. Raa-kakuva on kameran tuottamista kuvista valittu kuva. Edullisesti valinnan tekee kuvankäsittely-yksikkö. Kamera voidaan myös ohjeistaa lähettämään kuvankäsittely-10 yksikölle tietyin väliajoin raakakuvia. Raakakuvalle ei ole vielä tehty toimenpiteitä, joiden avulla kohteen kipinöintiä voidaan arvioida kuvasta. Raakakuvalle on voitu ennen arvioinnin aloittamista tehdä joitain toimenpiteitä, jotka nopeuttavat tätä arviointia. Näitä voivat olla esimerkiksi kuvan muuntaminen harmaasävykuvaksi tai kuvan maskaaminen, jossa kuvasta poistetaan alueita tai kohteen osia, joissa ei 15 kipinöintiä odoteta esiintyvän. Kuvaparin ensimmäinen raakakuva on se, jonka ottohetkelle kipinäarvo lasketaan. Toista raakakuvaa käytetään laskemisessa vertailukohtana.

Vaiheessa 101 käynnistetään menetelmä kipinöinnin valvomiseksi. Kaavion vaiheessa 102 muodostetaan kuvapari, joka koostuu kahdesta raakakuvasta. Raaka-20 kuva on digitaalisessa muodossa. Tällöin raakakuva koostuu pikseleistä, joiden arvo on verrannollinen kohteen kirkkauteen kyseisessä kohdassa. Raakakuva on edullisesti harmaasävyinen, jolloin siinä on mukana vain kohteen kirkkausinfor-maatiota. Harmaasävykuva sisältää vähemmän dataa kuin väri-informaatiota sisältävä kuva, jolloin sen käsittely on nopeampaa. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Vaiheessa 103 raakakuvasta poistetaan tässä esimerkissä kohteen paikallaan 2 pysyviä osia tai alueita, joilla ei odoteta esiintyvän merkittävää kipinöintiä. Tätä 3 toimenpidettä kutsutaan maskaukseksi. Nämä osat voivat olla erilaisia kohteeseen 4 tai sen ympäristöön kuuluvia rakenteita. Tämä poistaminen tapahtuu edullisesti 5 asettamalla mainittuihin paikallaan pysyviin osiin tai alueisiin liittyvät pikselit johon- 6 kin vakioarvoon. Nämä raakakuvasta poistettavat kohdat voidaan asettaa ennak 7 koon järjestettäessä kipinän valvontaa käyttövalmiuteen. Tässä yhteydessä voi 8 daan tehdä myös muita kuvan jatkokäsittelyä helpottavia toimia, kuten esimerkiksi 9 kuvan muutos harmaasävyiseksi. Tarvittaessa kuvista voidaan tallentaa kopioita 10 kuvankäsittely-yksikön muistiin. Tämä voidaan tehdä, jos esimerkiksi halutaan tut- 11 kia, miten kohde on käyttäytynyt tiettyinä hetkinä. Vaihe 103 voidaan tehdä myös ennen kuvaparin muodostamista.

7

Vaiheessa 104 verrataan kuvaparin ensimmäistä ja toista raakakuvaa. Tällöin poistetaan ensimmäisestä raakakuvasta ne pikselit, joilla on oleellisesti sama arvo kuin vastaavilla pikseleillä toisessa raakakuvassa. Kuvasta siis poistetaan oleellisesti kohteen paikallaan pysyvät osat, jolloin jäljellä ovat ne pikselit, joiden arvo on 5 muuttunut. Vaiheessa 104 poistetaan lisäksi ne pikselit, joiden arvo ei ylitä järjestelylle ennalta asetettua raja-arvoa eli ne pikselit, joita vastaavat kohdat eivät ole tarpeeksi kirkkaita ollakseen kipinöitä. Näin jäljelle jäävät vain ne pikselit, joiden arvo on muuttunut kuvaparin kahden raakakuvan välillä ja joiden arvo ylittää annetun rajan. Nämä pikselit kuvaavat kohteen kipinöintiä.

10 Vaiheessa 105 kuvasta lasketaan kipinäarvo. Tämä tehdään laskemalla kuvan ne pikselit, joita ei ole poistettu vaiheissa 103 ja 104. Pikselien lukumäärä antaa ki-pinäarvon, joka on verrannollinen kohteessa tapahtuvaan kipinöintiin ensimmäisen raakakuvan ottohetkellä. Pikseleiden poistaminen kuvasta voidaan tehdä monella tavalla. Poistettu pikseli voidaan esimerkiksi asettaa johonkin tiettyyn vakioarvoon 15 tai ne voidaan poistaa bittikartasta, jolloin tämä kartta tiivistyy.

Vaiheessa 106 muodostetaan kipinäarvosta valvontatieto. Tämä lähetään eteenpäin kohdetta valvovalle systeemille, joka on esimerkiksi valvomossa. Voidaan myös suorittaa hälytys kipinäarvon ylittäessä jonkin asetetun raja-arvon. Valvonta-tieto voi olla laskettu kipinäarvo tai se voi olla muokattu helpommin käsiteltävään 20 muotoon.

Jos kohteen kipinämittausta halutaan jatkaa, vaiheessa 107 palataan vaiheeseen 102, jossa aloitetaan uuden kuvaparin muodostaminen. Kuvaparin kuvat voivat olla kokonaan uusia tai edellisen kuvaparin ensimmäistä raakakuvaa, josta ei ole vähennetty pikseleitä kipinäarvon laskemiseksi, käytetään uuden kuvaparin toise-25 na raakakuvana. Edullisesti ensimmäisen raakakuvan ja toisen raakakuvan otto-hetkien välinen aika pysyy oleellisesti vakiona. On myös mahdollista, että toisena raakakuvana käytetään referenssikuvaa, joka pysyy samana useamman kipinäarvon laskemisen ajan. Referenssikuvaa voidaan vaihtaa joko tietyin aikavälein tai valaistusolojen tai kuvausparametrien muuttuessa. Oleellisesti referenssikuvassa 30 esiintyy vähän kipinöintiä. Jos kohteen kipinäarvojen laskeminen lopetetaan, siirrytään vaiheeseen 108.

Kerätyistä kipinäarvoista voidaan muodostaa aikasarjoja, joita voidaan matemaattisesti käsitellä, jolloin voidaan vähentää yksittäisten kipinätapausten aiheuttamia kipinäarvohälytyksiä.

8

Kuvassa 2 on esimerkki keksinnön mukaisesta järjestelystä kipinöinnin valvomiseksi. Järjestelyyn 200 kuuluu kamera 201, kuvankäsittely-yksikkö 203 sekä kommunikaatiolaite 207 kommunikoimiseksi kohdetta valvovan systeemin 210 kanssa.

5 Kohdetta valvova systeemi 210 voi olla automatisoitu laitteisto tai esimerkiksi ihminen valvomossa seuraamassa kohteiden tilaa ja toimintaa kuvaavien mittareiden lukemia.

Kamera 201 on sijoitettu niin, että sen kuvakenttään tulee ainakin osa kohteen kipinöinnistä. Kamera voi tuottaa yksittäisiä kuvia tai kuvavirtaa, jotka ovat edulli-10 sesti digitaalisia. Kamerasta voidaan ottaa tai se lähettää kuvankäsittely-yksikölle 203 aineistoa, josta kuvankäsittely-yksikkö voi valita raakakuvia kipinäarvojen laskemiseen. Kameran kuvaus- ja kuvanluontiasetukset ovat säädettävissä. Vertailtavat kipinäarvot lasketaan raakakuvista, jotka otetaan samoilla kameran asetuksilla. Joissain suoritusmuodoissa kameran säätöjen muuttuessa muutetaan myös 15 kuvankäsittely-yksikön asetuksia kipinöiden laskemiseksi, jolloin kameran eri säädöillä saadut kipinäarvot ovat vertailukelpoisia keskenään. Edullisesti kamera toimii näkyvän valon alueella.

Järjestelyssä 200 kameran 201 ja kuvankäsittely-yksikön 203 välissä on yhteys 202. Yhteys on voitu toteuttaa langallisesti tai langattomasti. Yhteydellä siirretään 20 kuvainformaatiota kamerasta kuvankäsittely-yksikölle sekä tietoja kameran säädöistä ja asetuksista. Kameraa voidaan myös ohjata tämän yhteyden kautta. Kuvankäsittely-yksikkö voi antaa kameralle uusia ohjauksia esimerkiksi kohteen toimintatilan muuttuessa, esimerkiksi kipinöinnin todennäköisyyden tai sen merkityksen kohteen toiminnan kannalta pienentyessä. Ohjaus voi olla esimerkiksi käsky 25 ottaa kuvia harvemmin tai muuttaa kuvausasetuksia, kuten valotusta.

Kuvankäsittely-yksikkö 203 käsittelee kameran tuottamia kuvia, laskee niistä kipinä-arvon, tarvittaessa käsittelee kipinäarvoja matemaattisesti, muuntaa kipinäar-voja valvontatiedoiksi, välittää kipinäarvotietoja tai valvontatietoja kohdetta valvovalle systeemille ja voi tarvittaessa vastaanottaa uusia ohjeita ja raja-arvoja ja toi-30 mittaa kameralle ohjeita. Kuvankäsittely-yksikkö koostuu muistista 209, pikselien arvon vertailijasta 204, kuvan pelkistimestä 205, laskurista 206 sekä kipinäarvojen käsittely-yksiköstä 211 kipinäarvotiedon saattamiseksi valvovan systeemin havaittavaan muotoon. Kuvankäsittely-yksikössä on myös järjestely muidenkin laskutoimitusten tekemiseksi sekä järjestely yhteyksien järjestämiseksi muihin laitteisiin. 35 Kuvankäsittely-yksikkö 203 voi tehdä raakakuville joitain esikäsittelyjä. Tällaisia 9 voivat olla esimerkiksi kuvien tarpeettomien alueiden poistaminen maskaamalla, niillä alueilla joilla ei esiinny kipinöintiä tai se on niin vähäistä, että se ei vaikuta merkittävästi kipinäarvoon.

Muistiin 209 tallennetaan kameran 201 tuottamia kuvia tai muuta kuvankäsittely-5 yksikön tarvitsemaa tietoa. Nämä voivat olla käsittelemättömiä kuvia, raakakuvia, kipinäarvoja tai kipinöinnin laskemisessa syntyneitä kuvia. Ennen kaikkea sinne tallennetaan niiden raakakuvien, joita tarvitaan kipinäarvon laskemiseksi, pikselei-den arvot. Kun kuvankäsittely-yksikkö tarvitsee jotain tiettyä kuvaa, se haetaan muistista. Muistiin voidaan myös tallentaa kuvia, joiden ottohetkille laskettu kipinä-10 arvo ylittää jonkin tietyn raja-arvon. Näin tehdään esimerkiksi jos halutaan tutkia missä päin kohdetta kipinöintiä esiintyy ja kuinka se käyttäytyy.

Pikselien arvon vertailija 204 vertaa kahden kuvan toisiaan vastaavien pikseleiden arvoja toisiinsa tai jonkin kuvan pikseleitä johonkin annettuun arvoon. Kipinäarvon laskussa etsitään raakakuvasta pikseleitä, joiden arvo on muuttunut verrattavaan 15 kuvaan nähden ja joiden kirkkaus ylittää annetun raja-arvon.

Kuvan pelkistin 205 poistaa raakakuvasta ne pikselit, jotka eivät täytä annettuja ehtoja. Kipinäarvon laskussa se poistaa ensimmäisestä raakakuvasta ne pikselit, joiden arvon pikselien arvon vertaaja on havainnut pysyneen olennaisesti samana vertailukuvan kanssa, ja ne pikselit, joiden kirkkaus ei ylitä annettua raja-arvoa. 20 Jäljelle jääneet pikselit kuvaavat kohteen kipinöintiä. Pikseleiden poistaminen tehdään esimerkiksi asettamalla poistetut pikselit johonkin tiettyyn vakioarvoon tai poistamalla kyseisiä pikseleitä vastaavat tiedot kuvatiedostosta tai bittikartasta.

Laskuri 206 laskee käsitellyn kuvan pikseleiden määrän tai ne pikselit, joiden arvo poikkeaa jostain vakioarvosta. Kipinäarvon laskussa laskuri laskee kuvasta ne pik-25 selit joita kuvan pelkistin 205 ei ole poistanut. Laskurin saama luku on kipinäarvo, joka on verrannollinen kohteen kipinöintiin kuvan ottohetkellä.

Kipinäarvojen käsittely-yksikkö 211 muodostaa kipinäarvoista valvontatietoja. Tällöin se muuttaa tarvittaessa kipinäarvoja sellaiseen muotoon, että kohdetta valvova systeemi 210 ymmärtää kipinäarvot tai ne ovat helpommin käsiteltävissä. 30 Kommunikaatiolaite 207 voi lähettää kipinäarvon tai tiedon siitä kohdetta valvovalle systeemille. Tällöin valvontatieto sisällytetään tiedostoon tai viestiin, jonka muoto riippuu siitä, miten yhteys 208 on toteutettu. Kipinäarvoa voidaan muokata esimerkiksi ihmiselle havainnollisempaan muotoon. Esimerkiksi kipinäarvon esitysmuotoa voidaan valvontatietoa muodostettaessa muokata pikseleiden lukumää- 10 rästä johonkin vertailulukuun, joka kuvaa kipinöinnin määrää kohteessa. Tällaisia vertailulukuja voivat olla esimerkiksi 0, joka tarkoittaa, ettei kohteessa esiinny kipinöintiä, 1, joka tarkoittaa vähäistä kipinöintiä, 2, joka tarkoittaa merkittävästi lisääntynyttä kipinöintiä ja 3, joka tarkoittaa kipinöintiä, joka vaatii välitöntä toimin-5 taa. Tällöin kohdetta valvovaa systeemiä hoitava ihminen heti havaitsee valvonta-tiedosta, millainen kipinöinti on kyseessä.

Kuvankäsittely-yksikön 203 eri osat on voitu toteuttaa yhdellä tai useammalla digitaalisen signaalin käsittelyyn tarkoitetulla mikropiirillä. Kuvankäsittely-yksikkö voidaan toteuttaa myös ohjelmallisesti, jolloin sen osien toimintoja toteutetaan tieto-10 koneen resursseilla. Kuvankäsittely-yksikkö on voitu toteuttaa samalla tietokoneella kuin kohdetta valvova systeemi. Kuvankäsittely-yksikkö toimii tässä tapauksessa omana osanaan. Tällöin kameran tuottamat kuvat lähetetään suoraan kohdetta valvovalle systeemille.

Kuvankäsittely-yksikkö 203 on yhteydessä kohdetta valvovaan systeemiin 210 15 kommunikaatiolaitteen 207 avulla. Laite on jokin sinänsä tunnettu lähetin-vastaanotin. Kommunikaatiolaitteen 207 ja kohdetta valvovan systeemin välinen yhteys 208 voi olla langallinen tai langaton. Yhteyden kautta kohdetta valvova systeemi voi lähettää käskyjä kipinöinnin valvontajärjestelylle 200. Näitä käskyjä ovat esimerkiksi käsky aloittaa ja lopettaa kipinälaskenta tai asettaa uusia raja-arvoja 20 tai pyyntö kuvankäsittely-yksikölle lähettää jokin muistiin tallennettu kuva kohdetta valvovalle systeemille.

Järjestely 200 kipinöinnin valvomiseksi on voitu myös toteuttaa niin, että kaikki sen osat ovat kamerassa. Toinen mahdollinen toteutusmuoto on että on useampia kameroita, jotka kuvaavat joko samaa kohdetta eri suunnilta tai eri kohteita, ja yksi 25 kuvankäsittely-yksikkö, joka käsittelee kameroiden tuottamia kuvia ja muodostaa kullekin kameralle omia kipinäarvojaan. Käyttämällä useampaa kameraa samalla kohteelle saadaan hyvin tarkkoja tietoja kipinöinnin käyttäytymisestä.

Kuvassa 3 esitetään esimerkki keksinnön käytöstä. Tässä on kamera 302 ja tietokone 301. Kamera on järjestetty kuvaamaan kohdetta 304, jossa esiintyy kipinöin-30 tiä 303. Kohde voi olla esimerkiksi jokin teollisuuden prosessi, jossa käsitellään sulaa tai osaksi sulaa ainetta. Tällainen on esimerkiksi vesijäähdytteinen muotti jatkuvavalukoneessa, jossa sulaa metallia, esimerkiksi kuparia, valetaan muotin läpi ja saadaan yhtenäistä kupariharkkoa. Häiriötilanteessa voi tapahtua kipinöintiä, jossa kipinät ovat sulaa kuparia. Kipinöinti pitäisi havaita mahdollisimman pian, 35 sillä jatkuessaan se voi vahingoittaa lähellä olevia laitteita, kuten kupariharkkoa 11 muovaavia teloja. Kipinöinti tapahtuu yleensä vesijäähdytteisen muotin alapäässä, missä kiinteäkuorinen metalliharkko tulee ulos. Jos harkon kovettuneeseen ulkokuoreen syntyy reikä, sen sisällä oleva vielä sula materiaali pääsee ulos ja joutuu kosketuksiin ilman ja veden kanssa, jolloin syntyy kipinöintiä. Jos materiaalin ulos-5 pääseminen jatkuu, reikä voi kasvaa ja harkon sula sisus valuu ulos kasvavasta reiästä alapuolen rullille ja laitteistoon. Tämä voi aiheuttaa suuria taloudellisia vahinkoja. Perinteiset infrapuna- tai ultraviolettisäteilyä mittaavat kipinähavaitsimet eivät toimi tässä ympäristössä, koska laitteisto ja kuuma metalli aiheuttavat taustasäteilyä, jonka seasta kipinöiden havaitseminen on hyvin vaikeata.

10 Kamera 302 tuottaa kohteesta 304 kuvia, jotka siirretään tietokoneelle 301. Tietokoneessa on kuvankäsittely-yksikkö ja välineet kommunikoimiseksi kohdetta valvovan systeemin kanssa. Tämä tietokone, jolla kuvankäsittely-yksikkö on toteutettu, voi olla myös kohdetta valvova systeemi tai osa siitä. Kameran tuottamista kuvista kuvankäsittely-yksikkö valitsee tarvittavat kuvat, joista muodostetaan kuvapa- 15 reja. Kukin muodostettu kuvapari tuottaa kipinäarvon, joka on verrannollinen kohteessa tapahtuvaan kipinöintiin. Tietokone toimittaa kipinäarvon tai tiedon kipinä-arvon ylittäessä annetun raja-arvon kohdetta valvovalle systeemille. Kohdetta valvova systeemi ryhtyy toimiin, joita voivat olla esimerkiksi hälytys valvojalle tai muutokset kohteen toimintaan. 1

Edellä on kuvattu eräitä keksinnön mukaisia edullisia suoritusmuotoja. Keksintö ei rajoitu juuri kuvattuihin ratkaisuihin, vaan keksinnöllistä ajatusta voidaan soveltaa lukuisilla tavoilla patenttivaatimusten asettamissa rajoissa.

Claims (20)

12

1. Menetelmä kohteessa esiintyvän kipinöinnin valvomiseksi, jossa menetelmässä kuvataan kohdetta ja määritetään kuvassa olevien kipinöiden intensiteettiä ja lukumäärää, tunnettu siitä, että 5. muodostetaan (102) kuvapari, jossa on ensimmäinen ja toinen raakakuva kumpikin omassa tiedostossaan, ja näissä raakakuvissa kunkin kuvapis-teen eli pikselin arvo on binääriluku, joka ilmoittaa kirkkauden vastaavassa kohteen kohdassa - poistetaan (104) ensimmäisestä raakakuvasta ne pikselit, joiden arvo on 10 olennaisesti sama kuin vastaavilla pikseleillä toisessa raakakuvassa - poistetaan (104) ensimmäisen raakakuvan jäljelle jääneestä osasta lisäksi pikselit, joiden arvo on määrättyä raja-arvoa pienempi - lasketaan (105) edellä saadusta pelkistetystä kuvasta pikseleiden lukumäärä eli kipinäarvo ja 15. muodostetaan (106) kipinäarvoista valvontatietoa kohdetta valvovalle sys teemille toimitettavaksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan (102) kuvapari kahdesta peräkkäisestä raakakuvasta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodoste-20 taan (102) mainittu kuvapari niin, että viimeisin raakakuva on sen ensimmäinen raakakuva ja edellinen ensimmäinen raakakuva on sen toinen raakakuva.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan (102) mainittu kuvapari niin, että viimeisin raakakuva on sen ensimmäinen raakakuva ja jokin aiempi raakakuva on sen toinen raakakuva.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raakakuvat valitaan niin, että kuvaparin raakakuvien ottohetkien välinen aika on vakio ja kuvaparien välinen aika on vakio.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäksi kutakin raakakuvaa muodostettaessa kuvasta poistetaan (103) ennalta määrättyä 30 maskia vastaavat pikselit. 1 Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pikselin poistaminen tarkoittaa sen arvon asettamista joksikin vakioksi. 13

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pikselin poistaminen tarkoittaa sen arvon ilmaisevien bittien poistamista kuvatiedostosta niin, että tämän tiedoston koko vastaavasti pienenee.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu 5 valvontatieto on kipinäarvot sellaisenaan.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lasketaan matemaattisesti peräkkäisistä kipinäarvoista tasoitettu kipinäarvo valvontatiedon muodostamiseksi.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kipinäarvon 10 vaihtelualue on jaettu muutamaan alueeseen ja valvontatieto on sen alueen numero, johon kipinäarvo sattuu.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu valvontatieto on hälytys kipinäarvon ylittäessä asetetun ylärajan.

13. Järjestely (200) kohteessa esiintyvän kipinöinnin valvomiseksi, johon kuuluu 15 kamera (201; 302) kohteen kuvaamiseksi ja kuvankäsittely-yksikkö (203), tunnettu siitä, että kameran tuottamat raakakuvat ovat digitaalisia koostuen pikseleistä, ja kuvankäsittely-yksikössä on - muisti (209) raakakuvien pikselien arvojen tallentamiseksi - pikselien arvojen vertailija (204) 20. kuvan pelkistin (205) määrätyt vertailuehdot täyttämättömien pikselien poistamiseksi - laskuri (206) kipinäarvon määrittämiseksi eli jäljellejääneiden pikselien lukumäärän laskemiseksi ja - kipinäarvojen käsittely-yksikkö (211) valvontatiedon muodostamiseksi ki- 25 pinäarvoista.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen järjestely (200), tunnettu siitä, että kuvankäsittely-yksikön (203) kuvan pelkistin (205) on järjestetty poistamaan raakakuvaa muodostettaessa ennalta määrättyä maskia vastaavat pikselit, joka maski kattaa ainakin osan kohteen pysyvistä rakenteista tai alueista, joilla ei tapahdu merkittä- 30 vää kipinöintiä.

15. Patenttivaatimuksen 13 mukainen järjestely (200), tunnettu siitä, että pikse-leiden arvojen vertailija (204) on järjestetty vertaamaan kuvaparin raakakuvien 14 vastaavia pikseleitä ja kuvan pelkistin (205) on järjestetty poistamaan ensimmäisestä raakakuvasta ne pikselit, joiden arvot ovat oleellisesti samoja kuin toisessa raakakuvassa, sekä ne pikselit, joiden arvo on määrättyä raja-arvoa pienempi, ja laskuri (206) on järjestetty laskemaan kipinäarvon ensimmäisen kuvan jäljelle jää-5 neistä pikseleistä.

16. Patenttivaatimuksen 13 mukainen järjestely (200), tunnettu siitä, että kuvankäsittely-yksikössä (203) on järjestely kuvan harmaasävyiseksi muuntamista varten ennen kuvan muuta käsittelyä.

17. Patenttivaatimuksen 13 mukainen järjestely (200), tunnettu siitä, että kuvan-10 käsittely-yksikössä on kommunikaatiolaite (207) kommunikoimiseksi kohdetta valvovan systeemin (210) kanssa ja laite on järjestetty lähettämään valvontatieto.

18. Patenttivaatimuksen 13 mukainen järjestely (200), tunnettu siitä, että kuvankäsittely-yksikkö (203) on järjestetty säätämään vertailuehtoja tai vastaanottamaan uusia vertailuehtoja kohteen (304) valaistuksen tai toiminnan mukaan.

19. Jonkin patenttivaatimuksen 13-18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuvankäsittely-yksikkö (203) ja laite (207) kommunikoimiseksi kohdetta valvovan systeemin (210) kanssa on toteutettu tietokoneella (301) ja kamera (302) on valvontakamera.

20. Jonkin patenttivaatimuksen 13-18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 20 kuvankäsittely-yksikkö (203) on järjestetty toteutettavaksi kohdetta valvovan systeemin (210) resursseilla. 1 2 Jonkin patenttivaatimuksen 13-18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 2 kuvankäsittely-yksikkö (203) on toteutettu signaaliprosessoreilla. 15