JP2016509220A - 内部を検査する検査カメラ・ユニット、内部を検査する方法、およびセンサ・ユニット - Google Patents

Abstract

検査写真の有用性を向上させ、例えば履歴の検討の改善もできる、内部（１２１）、特に船の内部（１２１）の、好ましくはカラーの検査写真（１２２）を撮影する検査カメラ（１０４）を備える検査カメラ・ユニット（１０１）と、検査カメラ・ユニットを用いて好ましくはカラーの検査写真（１２２）を撮影することによって内部（１２１）、特に船の内部（１２１）を検査する方法とを提供するように、検査カメラ・ユニット（１０１）が検査写真（１２２）を照合する照合手段（１０５）を備え、前記検査カメラ（１０４）の相対位置データおよび前記検査カメラ（１０４）の配向データを収集し検査写真（１２２）に対応付ける間にそれらデータを判定することによって検査写真（１２２）が照合され、続いて相対位置データおよび配向データは、内部（１２１）の座標系に分類され、検査カメラ・ユニット（１０１）は、好ましくは、請求項１から１４のいずれかに従って構成されていることが提案されている。【選択図】図１ａ

Description

本発明は、測定機構および測定方法に関し、特に閉鎖空間を測定する測定機構および測定方法に関する。

工場、建造物、さらに船の検査は、例えば損傷を早期に検出しかつ／または動作の安全性を確保するのに有用である。そのために必要なデータを収集するセンサ・システムには、例えば、所望の任意のスペクトル域を有するカメラ・システム、湿度センサ、またはガス・センサを用いることができる。しかし、概して、そのようなセンサ・システムによって生成されるデータは、空間的に照合される場合にのみ便宜的に役立つように使用することができる。つまり、各測定信号について、センサ・システムの状況、言い換えると、配置および／または配向も認識していなければならない。

ＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）を用いて状況検出すると、数センチメートルの、例えばディファレンシャルＧＰＳ（全地球測位システム）を用いるときは数メートルの配置精度で、屋外領域の測定データに対してこのタイプの空間的な照合が実施される。ＧＮＳＳを用いても配向を判定することはできない。しかし、閉鎖空間では、例えば、建造物または輸送手段、特に船の内部では、ＧＮＳＳの機能性および精度が低下することがある。屋外では、好ましくない条件では、例えば陰になることおよび複数の反射によって、ＧＮＳＳによる配置測定の質が低下することがある。

空間的に測定データを照合する場合は、例えば、地上マイクロ波送受信ユニットを用いることができる。したがって、空間的に照合するために、例えば、ＲＦＩＤ（無線認証）システム、疑似衛星システムまたはＷＬＡＮベースのシステムを用いることができるが、測定の前に測定環境に対して、対応する技術的な調整が必要になる。慣性測定システムを用いることもできる。慣性測定システムは角速度および加速度を測定し、その角速度および加速度を一重積分または二重積分で処理して配向および配置の値を求めることができる。こうしたコンセプトでは大規模なエラーが急速に蓄積され、これは大型で高価な慣性測定システムを用いることでしか回避することができない。さらに、コンパスベースのシステムを用いることもできる。コンパスベースのシステムはいずれも内部で使用することができる。測定値を裏づけるために、事前に作成されたマップ（例えば、建造物の青焼き、電界強度マップ）を用いることが多い。

事前の情報、例えば、マップからの、または測定する対象物に、対応する技術的な器具を装備することによる事前の情報を必要とし、高価であることが、ＧＮＳＳなしで測定データを空間的に照合する既知のどの方法にも共通している。

さらに、写真測量により測定データを位置確認する手法がある。この文脈では、分析される内部領域では空間的に重なるいくつかの画像が撮影される。これに関する問題の１つが、遡及的に測定システムの軌道を判定し、したがって測定値を確実に空間的に照合するように、概して画像ブロック全体が（最初の画像から最後の画像まで）存在していなければならないので、写真測量手法による位置確認が一部の環境下ではリアルタイムにのみ可能なことである。

特許文献１には、少なくとも１つの光学系、光学系の焦平面に配置された少なくとも１つの光検出器、および評価ユニットを備えるカメラであって、そのカメラが少なくとも１つの光源および少なくとも１つの回折光学素子を備え、その回折光学素子が、様々な平面波を生成するように光源によって照明でき、平面波がそれぞれ、光学系によって光検出器上に点として投影され、少なくとも幾何学的較正のための評価ユニットによって評価されるカメラと、カメラを幾何学的に較正する方法とが記載されている。

ＤＥ １０ ２０１１ ０８４ ６９０．５

事前の知識、例えばマップまたは追加の基盤構造の形態の知識を必要とせずに、測定データの空間的な照合を単純化し時間的に迅速な空間的な照合を可能にする測定機構および測定方法を提供することの技術的な問題が発生する。

その技術的な問題は、請求項１および８の特徴を有する主題によって解決される。他の有利な実施形態が従属請求項に提示されている。

本発明の基本的な考えによれば、較正機構が、測定データを生成するセンサ・システムと配置データおよび／または配向データを生成する少なくとも２つの状況検出システムとを両方とも備え、その状況検出システムは環境について照合されない状況検出システムである。測定機構は、相対座標系内のそれ自体の配置および配向を検出し、相対座標系の原点は例えばユーザが設定できる。測定データは、この相対座標系で検出される状況検出システムのローカルの配置データおよび／または配向データを基準として格納される。

ここから先は以下の定義を適用する。状況（ｓｉｔｕａｔｉｏｎ）とは、少なくとも部分的に対象物の配置および／または配向を指す。配置（ｐｏｓｉｔｉｏｎ）とは、例えば、３つの並進パラメータによって描写できる。例えば、並進パラメータには、デカルト座標系のｘ−パラメータ、ｙ−パラメータおよびｚ−パラメータを含むことができる。配向（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）は、例えば、３つの回転パラメータによって描写できる。例えば、回転パラメータには、デカルト座標系のｘ軸を中心とした回転角ω、ｙ軸を中心とした回転角φ、およびｚ軸を中心とした回転角κを含むことができる。したがって、配置（ｐｏｓｉｔｉｏｎ）にはパラメータを最大で６個含むことができる。

測定システムを指すこともできる測定機構を提案する。測定機構は、特に、閉鎖空間を測定するために、特に船内空間、鉱山、建造物およびトンネルを測定するために用いられる。その代わりにまたはそれに加えて、測定機構は、ＧＮＳＳの受信が妨害されるかまたは受信できない屋外領域を測定するために用いられる。本発明の文脈では、測定（ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）とは、ユーザが自動的にまたは手動でその検出を開始する測定信号が生成され空間的に照合されることである。さらに、測定データを時間的に照合することもできる。

測定機構は、測定データを生成するセンサ・システムを少なくとも１つ備える。センサ・システムは、例えば、カメラ画像を生成するカメラ・システム、水分センサまたはガス・センサとすることができる。当然、他のセンサ・システムを使用してもよい。

測定機構はさらに、第１の配置データおよび／または配向データを検出する第１の非照合型状況検出システムと、第２の配置データおよび／または配向データを検出する少なくとも第２の非照合型状況検出システムとを備える。

好ましくは、第１および少なくとも第２の配置検出システムは互いに独立の測定原理によって動作する。これは、配置情報および／または配向情報の検出では、有利なことに、冗長性を改善し精度を向上させることを可能にする。

本文中、用語「非照合（ｕｎｒｅｆｅｒｅｎｃｅｄ）」とは、生成された配置データおよび／または配向データを、状況検出システムのシステム内座標系に対して、または測定機構に対して位置および回転が固定された状況検出システムの共通の座標系に対して、排他的に判定することを意味する。したがって、例えば、第１の配置データおよび／または配向データは、第１の状況検出システムのシステム内座標系に対して判定することができる。したがって、第２の配置データおよび／または配向データもまた、第２の状況検出システムのシステム内座標系内で判定することができる。

さらに、用語「非照合（ｕｎｒｅｆｅｒｅｎｃｅｄ）」とは、非照合型状況検出システムを用いた、配置および／または配向の明白な検出、例えばグローバル座標系における検出が不可能であることを意味することができる。つまり、状況、言い換えると、配置および／または配向を明白かつ完全に説明するのに必要な少なくとも１つのパラメータは、非照合型状況検出システムを用いて検出または判定することができない。

例えば、上位の座標系、例えばグローバル座標系における明白な空間的照合はこの上位の座標系に配置パラメータ３つおよび配向パラメータ３つの検出または判定を必要とする
ことがある。これが十分に提供できない場合は、上位の座標系において状況の一部の個別のパラメータを検出できたとしても、システム内座標系でしか状況を判定することができない。例えば、グローバル座標系の空間的照合により、傾斜センサが２つの配向角度を検出することができ、磁気センサが１つの配向角度を検出することができる。

非照合（Ｕｎｒｅｆｅｒｅｎｃｅｄ）は、やはり、以前から知られている空間的マップの空間的照合が認識されていないことを意味する。

本文中、配置（ｐｏｓｉｔｉｏｎ）は、例えば、独立の直線状の軸を３本有するデカルト座標系に基づいて判定することができる。したがって、状況検出システムにより、３つの並進自由度を有する動きを検出することが可能になる。その代わりにまたはそれに加えて、例えばヨー、ピッチ、ロール角の慣例を用いて、デカルト座標系の３軸を中心にした回転角として配向データを判定することができる。このようにして、互いに独立の３つの回転自由度を用いて角度位置を判定することが可能である。

以下にさらに詳細に説明するように、例えば、状況検出システムがオンに切り替えられるときに、言い換えると、電力供給開始時に、または測定プロセスの開始時もしくは開始信号が生成されるときに、座標系の原点を設定することができる。つまり、前述の瞬間のうちの１つの瞬間に、現時点の配置および／または配向の座標が再設定されるかまたはゼロに設定され、検出されたいずれの配置データおよび／または配向データも続いて座標系の設定された原点に対して判定される。

測定機構はさらに、少なくとも１つの格納デバイスを備える。

第１および／または第２の配置データおよび／または配向データによってコード化された、測定データ、ならびに特に時間的に対応する配置情報および／または配向情報を、格納デバイス内に互いを基準として、言い換えると、以前から知られている互いに対する対応付けで格納することができる。

つまり、測定データも対応する配置情報および／または配向情報も格納される。非照合型状況検出システムの未処理の出力信号（加工されていない信号）の形態で配置情報および／または配向情報を提供することができる。配置情報および／または配向情報は、非照合型状況検出システムのこれまでに処理した出力信号によって提供することもできる。その処理済みの出力信号は、システム内座標系または測定機構に対して固定された共通の座標系を基準として排他的に、配置および／または配向をコード化または表現する。

例えば、測定データならびに時間的に対応する第１および／または第２の未処理の配置データおよび／または配向データを、互いを基準として格納することができる。

したがって、配置および／または配向に測定データを対応付け、後にこの対応付けを問い合わせることが可能である。しかし、状況検出システムの非照合システム内座標系の配置に対してまたは測定機構に対して固定された共通の座標系の配置に対してのみ対応付けが可能である。

説明した測定機構は、携帯できる、特に人間のユーザが着用できるように形成することができる。しかし、説明した測定機構は、位置決めデバイス、例えば輸送手段、特にロボットに装着できるように形成することも可能である。

提案した測定機構は、有利なことに、閉鎖空間、特に、例えば工場、建造物、または船の内部であっても、測定データの空間的な照合を可能にする。空間的な照合はグローバル座標系、例えばＧＮＳＳの座標系から独立して、さらに室内に設置した送信機など、他の追加の機構からも独立して実施されるので、これにより、有利なことに、測定機構が可能な限り単純になり対費用効果が高くなる。

少なくとも２つの状況検出システムを使用することは、有利なことに、配置情報および／または配向情報の利用可能性ならびに配置情報および／または配向情報の精度を向上させる。例えば、少なくとも２つの状況検出システムのうちの１つによる状況検出が、例えば外的条件のせいで不可能な場合、または状況検出システムが故障した場合、残りの状況検出システムからの配置データおよび／もしくは配向データまたは情報がなお利用できる。

測定機構によって格納されたデータにより、これまでの測定した空間のナビゲーションが後に可能になる。そのデータは、工場／建造物／船のモデルを作成または調節するのに使用してもよい。

別の実施形態では、測定機構は計算デバイスを備え、その計算デバイスは、第１および第２の配置データおよび／または配向データを、結果として生じる配置データおよび／または配向データに結合することができる。続いて、結果として生じる配置データおよび／または配向データは、例えば、前述の配置情報および／または配向情報を形成することができる。

ここにおいて、例えば、状況検出システムの配置データおよび／または配向データを、別の状況検出システムのシステム内座標系に変換することができる。そのために、このような変換のためのマッピングの命令を事前に知っておく必要がある。つまり、言い換えると、状況検出システムのシステム内座標系が互いにインデックス付けされている。

第１および第２の配置データおよび／または配向データがいずれも測定機構の共通の座標系に変換されることも可能である。この文脈では、測定機構の座標系は、測定機構に対して位置および回転が固定された座標系を指す。これは、測定機構が平行移動および／または回転するときは、測定機構の共通の座標系も等価に並行移動および／または回転することを意味する。上記で述べた通り、そのためには、システム内座標系が共通の座標系にインデックス付けされていることが必要である。

これは、有利なことに、結果として生じる配置データおよび／または配向データを基準としてここでは測定データを格納する必要があるだけなので、格納スペースの節減を可能にする。

別の実施形態では、第１の非照合型状況検出システムは光状況検出システムとして形成され、少なくとも第２の非照合型状況検出システムは慣性状況検出システムとして形成される。

光状況検出システムでは、配置の変化および／または配向の変化が光学的に、例えば画像ベースで検出される。慣性状況検出システムでは、回転の加速度および／または速度を検出するために１つまたは複数の慣性センサが用いられる。例えば加速度が検出される場合は、これまでにカバーした距離に基づいて現時点の配置を判定することができ、そのカバーした距離は例えば検出された加速度の二重積分から求められる。回転速度を検出する場合は、例えば回転速度の一重積分によって現時点の角度を判定することができる。

これに関し、光状況検出システムおよび慣性状況検出システムを使用することで、有利なことに、互いに独立した２つの物理測定原理に基づいた状況検出を実施する。さらに、これは、有利なことに、本発明によれば、慣性状況検出システムが確実に動作し、したがって、配置データおよび／または配向データの利用可能性を向上させることを意味する。光状況検出システムは、概して、状況および／または配向の判定の精度を向上させることができる。したがって、提案した状況検出システムを使用すると、有利なことに、配置情報および／または配向情報の判定の利用可能性および精度が向上する。

別の実施形態では、光状況検出システムはステレオ・カメラ・システムとして形成される。この文脈では、ステレオ・カメラ・システムが、有利なことに、ステレオ・カメラ・システムの検出領域にある対象物または人の空間的な配置および／または空間的な配向の単純な画像ベースの判定を可能にする。そのために、画像ベースの特徴または対象物の検出のための方法を実行することが必要な場合があり、その方法により、ステレオ・カメラ・システムのカメラによってそれぞれ画像形成される、対応する人または対象物が検出される。当然、空間的な配置および／または配向の判定を改善する他の画像処理方法、例えば、ノイズ抑制法、分割法、および他の画像処理方法を用いることもできる。さらに、時間的に連続して撮影されたステレオ画像または個々の画像を用いて、例えばストラクチャ・フロム・モーション法で、３次元再構成を実行することができる。

特に、ステレオ・カメラ・システムに、少なくとも１つのパンクロマチック・カメラまたはカラー・カメラ、特にＲＧＢベースのカラー・カメラまたは赤外線カメラを用いることができる。その代わりにまたはそれに加えて、ステレオ・カメラ・システムに用いられるカメラが、異なる幾何学的特性、放射分析特性、および／またはスペクトル特性を有することが可能である。例えば、使用するカメラの空間的解像度および／またはスペクトル解像度は互いに異なっていてよい。つまり、例えば空間的解像度が高いＲＧＢカメラおよび空間的解像度が低いパンクロマチック・カメラを用いる場合に、有利なことに、以下でさらに詳細に説明するようにカメラの１つを測定システムとして使用できる。

別の実施形態では、測定機構は、ステレオ・カメラ・システムを較正する較正デバイスを備える。

ここにおいて、カメラの幾何学的較正が、状況検出システムとしてカメラを使用するための基本的な前提条件である。較正は、カメラ内部の配向のパラメータ判定と呼ぶこともある。目的は、ステレオ・カメラ・システムのカメラによって生成された画像の各像点についてカメラ座標系の視野方向（視線）を判定することである。

これに関し、較正デバイスは、例えば、ステレオ・カメラ・システムのうちの１つのカメラまたはステレオ・カメラ・システムのうちのすべてのカメラが、光学系、光学系の焦平面に配置された少なくとも１つの光検出器、および評価デバイスを備えるようにして形成することができる。さらに、カメラは、少なくとも１つの光源および少なくとも１つの回折光学素子を備えることができ、その回折光学素子が、様々な平面波を生成するように光源によって照明でき、平面波がそれぞれ、光学系によって光検出器上に点として投影され、少なくとも幾何学的較正のための評価ユニットによって評価される。

このタイプの一システムが、特許文献１に記載されている。

これに関し、回折光学素子は、光源によって光学系を介して照明可能にすることができる。さらに、光源は、光学系によって平面波に変換された後で回折光学素子に衝突する球体の波面を放射するようにして形成および配向することができる。

光検出器はマトリックス・センサとして形成することができる。少なくとも１つの回折光学素子は光学系に組み込むことができる。その代わりに、回折光学素子は光学系上に配置することができる。別の代替形態として、回折光学素子は光学系の開口に配置することができる。カメラが様々な放射方向を有する光源を複数備えることも可能である。さらに、光源は焦平面に配置することができる。光源が光位相を含み、その開口が光源の光の出力を形成することも可能である。

回折光学素子が広範な実施形態で知られており、パッシブおよびアクティブの回折光学素子が知られており、後者はＳＬＭ（空間光変調器）としても知られている。ＳＬＭは、例えば、調節可能なマイクロ・ミラー・アレイ（反射型ＳＬＭ）または透過型もしくは反射型の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）として形成することができる。これは、その回析構造体が時間の経過に伴って変化できるようにしてアクティブに制御することができる。対照的に、パッシブ回折光学素子が、固定の回析パターンを有し、反射型または透過型に形成することができる。

較正デバイスを備えるカメラの他の実施形態については、本明細書では特許文献１に開示された実施形態を参照する。

これは、有利なことに、ステレオ・カメラ・システムのカメラのうちの１つまたはすべての較正が動作中にも可能であり、したがって、配置および／または配向の恒久的な精度の高い判定も可能であることを意味する。

別の実施形態では、測定システムは、同時に、非照合型状況検出システムとして形成される。例えば、測定システムはカメラまたはカメラ・システムとして形成することができ、そのカメラまたはカメラ・システムは同時にステレオ・カメラ・システムの一部である。この文脈では、測定システムは測定データとして画像データを生成し、生成された画像データは、同時に、状況の情報を提供するように用いられる。

当然、他の測定システムを使用することも考えられ、その測定システムの出力信号を用いて配置情報および／または配向情報を提供することができる。

別の実施形態では、測定機構はさらに、少なくとも１つの別の状況検出システム、例えば第３の状況検出システムを備える。

別の状況検出システムは、例えば、ＧＮＳＳセンサを備えるかまたはＧＮＳＳセンサとして形成することができる。ＧＮＳＳセンサが、航行衛星および疑似衛星から信号を受信することによって状況検出を可能にする。

その代わりに、別の状況検出システムは、レーザ・スキャナとして形成されるかまたはそのようなレーザ・スキャナを備えることができる。この文脈では、レーザ・スキャナは、１次元、２次元または３次元のレーザ・スキャナとすることができ、したがって、測定機構の環境を１次元、２次元または３次元に撮像することが可能になる。それに応じて、画像処理に対応するようにデータ処理を実行することによって、レーザ・スキャナによって生成される出力信号の対象物の検出を実施することができる。したがって、検出された対象物に応じて、２点間の測定機構の適時の動き、言い換えると、測定機構の配置および／または配向の変化を判定することができる。そのために、アルゴリズム、例えばＩＣＰ（ｉｔｅｒａｔｉｖｅ ｃｌｏｓｅｓｔ ｐｏｉｎｔ）アルゴリズムが存在する。

その代わりに、別の状況検出システムは磁力計として形成することができる。この文脈では、磁力計が磁束密度を検出するデバイスを指す。磁力計を用いると、例えば地球の磁場または地球の磁場と例えば閉鎖空間の発電機によって発生した別の磁場との重ね合わせを検出することが可能になる。さらに、磁力計は状況検出システムとして使用することもできる。

別の代替形態として、別の状況検出システムとして傾斜センサを使用することができる。この文脈では、例えば傾斜センサが傾斜角の変化を検出することができる。傾斜角のこうした変化は、測定機構の配向を判定するための基礎として使用することができる。例えば、傾斜センサは、重力による加速度の方向からの現時点の角度差を検出することもできる。したがって、傾斜センサは水準器のように動作することができる。

これに関し、前述の状況検出システムの出力信号は、別々に格納できるか、または上記に説明したように第１および第２の状況データおよび／または配向データと結合することができる。

センサ・システムが測定データを生成する、測定方法、特に、閉鎖空間および／またはＧＮＳＳの受信が妨害されるかもしくは受信できない屋外領域を測定するための測定方法をさらに提案する。第１の非照合型状況検出システムがさらに、第１の配置データおよび／または配向データを生成し、少なくとも第２の非照合型状況検出システムが、第２の配置データおよび／または配向データを生成する。さらに、第１および／または第２の配置データおよび／または配向データによってコード化された測定データ、ならびに、特に時間的に対応する配置情報および／または配向情報は、互いを基準として格納される。

提案した方法は、有利なことに、照合なしの状況検出システムを用いて自然にできた閉鎖空間および人工的に作られた閉鎖空間、例えば洞窟およびシャフトを検査するために使用することができる。

提案した方法については、使用した状況検出システムに互いにインデックス付けすることが必要になる場合がある。そのために、状況検出システム間の時間、回転および／または平行移動の関係と、該当する場合は判定すべき測定システムとは、状況データを結合させそのデータを照合座標系内で判定することができる。状況センサのこのように照合するための方法が知られている。

したがって、提案した方法により、例えば騒音保護対策については、設備管理関係の建造物を検査することが可能になる。さらに、例えば警察および消防団が使用するような安全に関わる仕事の関係の建造物を検査することが可能になる。さらに、工場、例えば船またはタンクを検査することが可能になる。

別の実施形態では、第１および第２の配置データおよび／または配向データは、結合されるかまたは結果として生じる配置データおよび／または配向データを格納することによってコード化された配置情報および／または配向情報は除いて、結果として生じる配置データおよび／または配向データに結合される。結合された配置データおよび／または配向データは配置情報および／または配向情報を形成することができるか、あるいは配置情報および／または配向情報は結合された配置データおよび／または配向データに応じて判定することができる。

これは、有利なことに、上記に説明したように配置情報および／または配向情報の精度を向上させ、格納スペースの要件を低減する。

別の実施形態では、測定機構の動作開始時、または測定の開始時に、または初期化信号の生成時に、第１の非照合型状況検出システムのシステム内座標系の原点、および第２の非照合型状況検出システムのシステム内座標系の原点、または共通の座標系の原点を初期化することができる。この文脈では、初期化（ｉｎｉｔｉａｌｉｓｅｄ）とは、初期化時点から開始して現時点の配置情報および／もしくは配向情報または配置データおよび／もしくは配向データを照合座標または原点座標として用いることを意味する。したがって、現時点の配置情報および／もしくは配向情報または配置データおよび／もしくは配向データが再設定される。その時点から開始してさらに初期化されるまで、今の時点では配置情報および／または配向情報はその原点に対して判定される。

初期化信号が、例えば、対応する起動デバイス、例えばキーまたはスイッチを起動することによって生成することができる。したがって、測定機構が、ユーザが望む配置および／または配向にあるときに、ユーザはシステム内座標系を初期化することができる。この場合、これまでに生成された配置情報および／もしくは配向情報または配置データおよび／もしくは配向データはすべて、新しく初期化された原点に変換することができる。したがって、有利なことに、空間的照合のためにこれまでに生成された情報を失わないことが可能になる。したがって、ユーザが、例えば、完全な測定を実行し、測定後に、ユーザが望む測定機構の配置および／または配向にシステム内座標系を初期化することができる。

例えば、このようにして、グローバル座標系への照合を実現することができる。したがって、測定機構は、所望のグローバル座標系、例えばＧＮＳＳ座標系について知られた配置および／または配向に入れることができる。状況検出システムのシステム内座標系がこの配置および／または配向で初期化される場合は、これまでに生成されているかまたは未だ生成されていない配置情報および／または配向情報とグローバル座標系との間のインデックス付けを判定することができる。例えば、ユーザが、本発明に従って提案されているように閉鎖空間を測定し、測定終了後に閉鎖空間を出て開放空間に移動することが可能であり、その際、例えばＧＮＳＳセンサを用いて十分な精度で配置および／または配向を判定することができる。さらに、続いて、測定機構の現時点の配置および／または配向は、例えばＧＮＳＳセンサを用いてＧＮＳＳの座標系において判定することができる。さらに、上記で述べた通り、状況検出システムのシステム内座標系は初期化することができ、格納された配置情報および／または配向情報はＧＮＳＳ座標系に変換することができる。

例えば画像ベースで、グローバル座標系でその配置および／または配向が認識されている構造体または対象物を検出することも可能である。さらに、検出された構造体または検出された対象物の配置および／または配向は、状況検出システムのシステム内座標系において判定することができる。最後に、これまでに判定された配置情報および／もしくは配向情報または未だ判定されていない配置情報および／もしくは配向情報は、グローバル座標系に変換することができる。

したがって、この場合、状況検出システムの非照合システム内座標系は、対象物または構造体の配置および／または配向に対して初期化することができる。

ステレオ・カメラが状況検出システムとして用いられる場合は、ステレオ・カメラ・システムの画像データに応じて生成される２Ｄ／３Ｄ環境モデルを空間的に照合することも可能である。

判定および格納された配置情報および／または配向情報から、測定機構の軌道を判定することもできる。したがって、後から２Ｄ／３Ｄモデルに軌道を示すことが可能である。

本発明はさらに、内部、特に船の内部の好ましくはカラーの検査写真を撮影する検査カメラを備えた検査カメラ・ユニットに関する。

本発明は同じく、検査カメラ・ユニットを用いて好ましくはカラーの検査写真を撮影することによって、内部、特に船の内部を検査する方法に関する。

最後に、本発明は、内部、特に船の内部の少なくとも１つの特性を測定検出するセンサ手段を備えたセンサ・ユニットに関する。

当局から指令を受けることが多い、内部、例えば、工場、特に、船の工場の内部の検査では、文書について視覚情報を伝達するものとして写真が有用である。例えば、検査写真を用いると、特定の時間の船の構造的な状態を記録に残すことができる。これは、概して、従来の方法を実行するとき、または従来の検査カメラ・ユニットを特に船と関連付けて用いるときにはよく行われる。しかし、この文脈では、検査写真は、提供された船体の位置および配向に関してそれぞれの検査写真について照合することなく、靴箱の写真と同様に系統的に管理されていない。せいぜい、検査写真の状況に関わる手作業による記録が、検査写真を撮影した検査員により、検査プロセス終了後に記憶を頼りに非系統的に書き留められるだけである。

したがって、船体の検査写真によって記録された損傷を再度位置特定できることと、異なる時間に撮影された検査写真を互いに比較することによって時間の経過に伴う構造上の損傷の進行を履歴評価することとが、不利なことに系統的に可能ではないか、またはさらに労力を払ってはじめて可能になるので、検査写真の使用は不利なことに制限されている。

説明した理由から、現行のモデル、例えば船体の現行のモデルに検査写真を分類することはやはり不可能であるか、またはさらに労力を払ってはじめて可能になる。

よって、それぞれが検査写真の有用性を向上させ、例えば履歴の検討を改善できる、前述のタイプの検査カメラ・ユニット、および冒頭で言及したタイプの、内部を検査する方法が必要である。同様に、冒頭で言及したタイプのセンサ・ユニットが必要である。

したがって、本発明の一目的は、記述した点で改善された、冒頭で言及したタイプの検査カメラ・ユニット、冒頭で言及したタイプの検査方法、およびセンサ・ユニットを提供することである。

本発明によれば、この目的は、内部、特に船の内部の好ましくはカラーの検査写真を撮影する、検査写真を照合する照合手段を備えた検査カメラを備える検査カメラ・ユニットによって実現される。本書類の趣旨の範囲内では、用語「照合する（ｒｅｆｅｒｒｉｎｇ）」とは、特に配置データおよび／または配向データを検出することである。本発明によれば検査カメラ・ユニットはその配置および／または配向を検出できるので、検査カメラを用いて撮影した各検査写真にこの情報を自動的に添付することができる。そのため、履歴を検討する場合を含めた検査写真の系統的な評価が可能になる。

照合手段によって検出された位置データおよび配向データが検査のために内部、例えば船の内部の現行の外部座標系に対して照合される場合、言い換えると、位置合わせが実施される、つまり、配置のために用いられる座標系と少なくとも１つの基準点を用いる船の座標系との間の座標変換の判定が実施される場合は、本発明による検査カメラ・ユニットを用いて検査中に撮影された検査写真は、有利なことに、外部の船の座標系に対応付けることができる。本発明の趣旨の範囲内では、位置合わせは、船の座標系の点を配置のために用いた座標系の点に手作業で対応付けることによって等しく実施することができる。例えば、オペレータが、検査写真内の少なくとも１つの基準点を手作業で選択し、その基準点を船の座標系のある位置にそれぞれ対応付ける。

本発明による検査カメラ・ユニットの好ましい実施形態では、照合手段は、検査写真に対応付けできる検査カメラの相対位置データおよび検査カメラの配向データを判定するための、第１の照合カメラおよび第２の照合カメラを備えたステレオ・カメラを備える。この文脈では、第１および第２の照合カメラは、検査カメラ・ユニット内の検査カメラに対して空間的に固定した位置に配置される。第１の照合カメラと第２の照合カメラとの間の距離が認識された固定の距離の場合には、並行して撮影されるステレオ・カメラの２つの照合カメラの照合画像により、内部に対するステレオ・カメラ、したがって検査カメラの位置および配向は、三角法による計算を用いて画像処理によって判定することができる。

データ量を削減させるには、本発明の文脈では、第１の照合カメラおよび／または第２の照合カメラは、白黒カメラとして構成することができる。多くの用途では、検査写真の照合には、色情報を記録せずコントラストを記録するだけで十分である。このことにより有利に実現される大幅なデータ削減により、照合カメラによって撮影した照合画像を用いて照合する間に画像処理を利用することが可能になる。したがって、有利なことに、本発明によれば、照合はリアルタイムでも可能である。これは、有利なことに、例えば、内部、言い換えると、特に船体内で検査プロセスを行う間に、本発明による検査カメラ・ユニットが追跡する軌道を記録することも可能にする。

本発明の別の好ましい実施形態では、ステレオ・カメラは、赤外線感応になるように構成されており、赤外線源を備え、赤外線源は好ましくはパルス動作できるように構成されている。検査は、内部が、明かりが少ないかまたは完全に暗い状態で実施されることが多いので、ステレオ・カメラで赤外線画像を用いることが有利である。検査写真が可視スペクトル、特にカラーで撮影される場合は、赤外線感応カメラであるステレオ・カメラの本発明による実施形態では、さらに、赤外線源が検査写真に影響を確実に及ぼさないようになる。さらに、赤外線源は、有利なことに、例えば可視スペクトルの光源よりも必要とするエネルギーが少ない。赤外線源のパルス動作は、有利なことに、赤外線源のエネルギー要件を低減させる。これは、本発明による検査カメラ・ユニットを、外部のエネルギー供給源なしの携帯できるデバイスとして、例えばヘルメット・カメラ・ユニットとして動作させることを目指すには有利である。本発明による検査カメラ・ユニットの別の有利な実施形態では、ステレオ・カメラは、第１の照合カメラを用いて撮影した第１の照合画像と、並行して第２の照合カメラを用いて撮影した第２の照合画像との画像比較を用いて照合する画像処理ユニットを備える。本発明の構成により、有利なことに、検査カメラ・ユニットが検査写真に対応付けられた位置データおよび配向データを、特にリアルタイムで判定することが可能になる。このようにして、有利なことに、単に１つのパラメータ集合を記録するだけで、位置データ、典型的には座標の３要素、および配向データ、典型的には角度の３要素を特徴付けることが可能になる。格納要件は、有利なことに、完全な照合画像を格納する場合よりもずっと低くなる。

本発明の文脈では、画像比較が、第１の照合画像内の少なくとも１つの評価パターンを選択することと、第２の照合画像内の評価パターンを位置特定することと、第１の照合画像内および第２の照合画像内の評価パターンの配置を判定することとを含む場合が特に好ましい。第２の照合カメラからの第１の照合カメラの認識された距離を考慮に入れると、ステレオ・カメラの位置および配向と、ステレオ・カメラに対する検査カメラの配置が認識され固定されている場合の、検査カメラの位置および配向とは、２つの照合画像内の評価パターンの配置の知識が与えられると、三角法による計算を用いて判定することができる。

照合は、本発明の実施形態の評価パターンが、コントラストが最大の画像領域を備える場合に、特に信頼性の高い状態で実施される。

本発明による検査カメラ・ユニットの発展形態では、その検査カメラ・ユニットは加速度センサおよび／または傾斜センサを備える。本発明に従って加速度センサを設けることができるため、検査写真の照合を可能にする他の測定値が利用できるので、位置判定および／または配向判定は、有利なことに、さらに信頼性の高い状態で実施される。例えば、照合画像が不鮮明であるため、または光線の経路に障害物があるため、例えば照合画像を評価できない場合は、検査カメラが現時点のどの配置に現時点のどの配向で位置しているかを加速度センサおよび／または傾斜センサが評価することにより、ステレオ・カメラによって判定された最後の位置および配向の値から照合画像を判定することができる。これは、特に、検査のために、内部で、例えば船体の内部で、検査プロセス中に検査カメラ・ユニットが追跡する隙間のない軌道を判定するのに有利である。しかし、照合するために制限なしに照合画像を使用できる場合でも、照合画像の評価パターン内の有望な配置の知識が与えられると、目標とする手法で評価パターンの現時点の配置を位置特定するための検索領域を制限できるので、追加の加速度センサおよび／または追加の傾斜センサからのデータが有利である。その結果、有利なことに計算時間を短縮することができる。

本発明による検査カメラ・ユニットの別の有利な実施形態では、照合手段は、検査カメラの視野角に関わるデータを評価するように構成されている。分析される内部、特に分析される船の座標系に対する位置合わせの知識と、検査カメラの視野角の他の知識を併せると、所与の２つの検査写真が所与の内部の同じ部分を示すかどうかを確認することが可能になる。本発明の文脈では、船の座標モデルへの対応付けは、船の内部の壁との検査カメラの検出角度の共通部分を判定するのに有用なことがある。これは、例えば、異なる時間に撮影された検査写真を互いに比較することによって、構造上の損傷が増大したかまたはそうではなく変化したかどうかを確認する場合は、履歴の分析には決め手になる。概して、このようにして、本発明の文脈では、発見が時間の経過に伴って増加することが理解でき、この趣旨の範囲内では、用語、発見（ｆｉｎｄｉｎｇ）は、コーティングの状態またはある位置での汚泥もしくは他の堆積物の存在を含むこともできる。

本発明の別の有利な実施形態では、第１の照合カメラまたは第２の照合カメラは検査カメラである。このようにして、有利なことに、本発明による検査カメラ・ユニットの複雑さを低減することができる。したがって、本発明によれば、検査写真を撮影する場合はいつも存在する検査カメラは除いて追加の照合カメラが１つだけ設けられ、照合カメラの照合画像と検査写真との画像比較が行われる。検査カメラがカラー・カメラである場合は、画像比較は検査写真を白黒写真に変換した後で行うことができる。

本発明では、好ましくはレーザ光源を備える視覚位置表示手段が、検査カメラの位置および配向に基づいて、検査写真から検出可能な対象物領域を表示するために設けられる場合は有利である。例えば、レーザ光を用いて対象物の領域上に十字線を投影し、その十字線により、検査写真の中心をその撮影時に表示することができる。これは、本発明による検査カメラ・ユニットが例えばヘルメット・カメラとして検査員に装着され、検査カメラの「視野角」から検査員の視野角を区別する場合に非常に有利である。

リアルタイムで問題のない照合を容易にするには、本発明の実施形態では、画像比較が、単に小領域、特に、２つの照合画像の実質的に線状の領域に基づくものであることが有利である。とりわけ、ステレオ・カメラの２つの照合カメラの幾何学的な配置の知識、または加速度センサからのデータおよび／もしくは傾斜センサからのデータを考慮に入れる場合は、第２の照合画像内の線上で、第１の照合画像内で選択された評価パターンを探すことができる。

時間的に連続した検査写真ならびに時間的に連続した検査カメラの相対位置データおよび／または検査カメラの配向データを格納するように格納ユニットが設けられている場合は、本発明による検査カメラ・ユニットにより、軌道を格納することが可能になる。

本発明の一実施形態では、検査カメラが第１の照合カメラと第２の照合カメラとの間に配置される場合は、位置判定が検査写真の撮影から完全に切り離される。したがって、この実施形態では、検査カメラは、特に、第１および第２の照合カメラとは別個に構成されている。

方法に関しては、本発明の目的は、検査カメラを用いて好ましくはカラーの検査写真を撮影することによって、内部、特に船の内部を検査する方法であって、検査写真が、検査カメラの相対位置データおよび検査カメラの配向データを収集しながら判定し、そのデータを検査写真に対応付けることによって照合され、検査カメラが好ましくは請求項１１から２４のいずれかに従って構成されている、方法によって実現される。

本発明による方法の有利な実施形態では、検査写真を用いて内部の構造体を測定する方法を含み、その方法が、
検査写真内において検査写真の像点を２つ選択することと、
続いて、その選択した検査写真の像点に対応する照合像点を第１の照合画像および第２の照合画像内で実質的に判定することと、
その間のユークリッド距離を計算することと
を含む。

センサ・ユニットに関しては、本発明の目的は、内部の、特に船内の少なくとも１つの特性を測定検出するためのセンサ手段を備えるセンサ・ユニットであって、相対位置データおよび配向データを特徴とするセンサ手段の状況を判定するために、請求項１から１４のいずれかに記載の検査カメラ・ユニットの照合手段と協働する状況表示手段を備えるセンサ・ユニットによって実現される。

例えば、センサ・ユニットは、センサ手段として、厚さ、例えば船内の鋼板の厚さを超音波ベースで測定する超音波厚さ測定センサを備えることができる。本発明によればセンサ・ユニットが状況表示手段を備えているので、上記で説明したように検査カメラ・ユニットと協働して、センサ手段の状況、言い換えると、例えば超音波厚さ測定センサの状況を判定することが可能になる。このようにして、有利なことに、測定値をとるときに、例えば超音波厚さ測定センサがどの位置にあり、どの配向にあったかを確定することができる。そのために、厚さの測定検出中は、検査カメラ・ユニットの照合手段の視野内に同センサを配置しなければならない。

本発明によるセンサ・ユニットの好ましい実施形態では、状況表示手段は、領域、特に点状の領域を備え、その領域は、センサ軸上で離間して配置され、光のコントラストを生じる。本発明の文脈では、その領域は、有利なことに、２つの照合カメラの画像の上記で説明した画像比較を実施する間に、コントラストが最大の評価パターンとして用いることができる。本発明の別の好ましい実施形態では、状況表示手段をオフに切り替えることもオンに切り替えることもできる。

特に、状況表示手段は少なくとも１つの点状の光源を備えることができる。例えば、状況インジケータは２つのＬＥＤから形成することができ、そのＬＥＤは、互いに離間して配置され、測定信号の格納、例えば超音波厚さ測定が開始されるときに、コントラストが最大の評価パターンとして照合カメラによって検出可能になるように簡単にオンに切り替えられる。

図面を参照しながら実施形態により本発明をさらに詳細に説明する。

測定機構の概略ブロック図である。 本発明による検査カメラ・ユニットの実施形態の概略斜視図である。 図１ａによる検査カメラ・ユニットによって用いられる画像処理方法の実施形態の例示的な図である。 本発明による、検査カメラ・ユニットの可能な構成を例示する概略図である。 本発明による方法の実施形態の例示的な図である。 本発明による検査カメラ・ユニットと協働する、本発明によるセンサ・ユニットを用いた厚さ測定の実行を示す概略図である。

図１は、本発明による測定機構１の概略ブロック図である。測定機構１は、測定データを生成するセンサ・システム２を備える。センサ・システム２は、この場合、センサ３、例えば湿度センサを備える。センサ・システム２はさらに制御／評価デバイス４を備え、その制御／評価デバイス４は、センサ３からの出力信号を前処理することができ、センサ３の動作を制御する。センサ・システム２がセンサ・システム２または測定機構１を起動させる起動デバイス５を備え、起動デバイス５は例えばスイッチの形態とすることができることがさらに示されている。

測定機構１はさらに、複合型状況検出システム６を備える。複合型状況検出システム６は、第１の非照合型状況検出システムとして慣性センサ７を備える。さらに、複合型状況検出システム６は、第２の非照合型状況検出システムとして、第１のカメラ８および第２のカメラ９を備えたステレオ・カメラ・システムを備える。第１の非照合型状況検出システムは、システム内３次元座標系１１に対して第１の配置データおよび配向データを検出する。同じく、第２の非照合型状況検出システムは、システム内３次元座標系１２に対して第２の配置データおよび配向データを検出する。この文脈では、第１のカメラ８および第２のカメラ９はそれぞれ、２次元カメラ内座標系１３、１４の画像データを検出し、次いでその座標系１３、１４の画像データは、別の制御／評価デバイス１０によってシステム内３次元座標系１２に変換される。このようにして、慣性センサ７からの第１の配置データおよび／または配向データならびにステレオ・カメラ・システムのカメラ８、９からの画像データが、別の制御／評価デバイス１０に送信される。別の制御／評価デバイス１０は、出力信号から配置情報および／または配向情報を計算し、慣性センサ７の出力信号にコード化された第１の配置データおよび／または配向データは、カメラ８、９の画像データにコード化された配置データおよび／または配向データと結合する。計算した配置情報および／または配向情報は、例えば、測定機構に対して固定された座標系１５を基準とすることができる。この文脈では、評価／計算デバイス１０は画像処理方法を実行することもできる。さらに、第１の制御／評価デバイス４によって判定されたデータおよび別の制御／評価デバイス１０によって判定されたデータは、格納デバイス１６内に互いに関連付けて格納される。このようにして、前処理された測定データは、慣性センサ７およびステレオ・カメラ・システムの測定機構に対して固定された共通の座標系、すなわち座標系１５を空間的に基準として格納されている。この文脈では、測定機構に対して固定された座標系１５は、測定機構１に対して状況および回転が固定されている。

センサ・システム２および複合型状況検出システム６の要素は、測定機構１の上またはその中で、同様に互いに対して位置および回転が固定された状態で配置される。特に、カメラ８、９および初期センサ７もまた、互いに対して位置および回転が固定された状態で配置されている。つまり、個別の出力データ間の位置合わせが動作中に変化することはない。

センサ・システム２および複合型状況検出システム６の要素は、例えば空間的基準の精度要件が許せば、機械的にゆるく結合することもできる。機械的にゆるく（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ ｌｏｏｓｅｌｙ）とは、例えば、センサ・システム２の配置が常に所定の半径の球体の体積内にあるようにして機械的な結合が形成され、その際に球体の体積の中心点が、配置情報および／または配向情報に対する基準と認識されることを意味することができる。これは、例えば、船の側面において手で直接湿度を測定することを可能にする。

この文脈では、別の制御／評価デバイス１０は、測定機構に対して固定された座標系１１５に対して３つの並進自由度および３つの回転自由度の状況をリアルタイムに判定することができる。さらに、別の制御／評価デバイス１０は、カメラ８、９の出力信号から３Ｄモデルを生成することができる。３Ｄモデルからの情報は、同様に、格納デバイス１６に空間的基準として格納することができる。

図１ａに、作業ヘルメット１０２に固定された検査カメラ・ユニット１０１を示す。作業ヘルメット１０２に検査カメラ・ユニット１０１を固定している細部を図１ａの図面に見ることはできない。検査カメラ・ユニット１０１は、当業者になじみのある所望の任意の手法で固定することができる。

検査カメラ・ユニット１ａはハウジング・フレーム１０３を備える。ハウジング・フレーム１０３には、以下にさらに詳細に説明する様々な個々の構成要素が互いに対して決まった位置に取り付けられる。

一方、ハウジング・フレーム１０３には検査カメラ１０４が固定される。検査カメラ１０４は、適切な解像度のカラーのデジタル・カメラとして構成されている。

さらに、ハウジング・フレーム１０３にはステレオ・カメラ１０５が固定されている。ステレオ・カメラ１０５は、第１の照合カメラ１０６と、第１の照合カメラ１０６に平行にこれから距離１０７の位置に配置された第２の照合カメラ１０８とを備える。第１の照合カメラ１０６および第２の照合カメラ１０８はそれぞれ、赤外線感応白黒デジタル・カメラとして構成され、したがって単に各像点について強度値を記録するに過ぎない。パルス式に起動できる赤外光源１０９または１１０が、各照合カメラ１０６、１０８に対応付けられる。照合カメラ１０６および１０８の画像入力面は同一である。しかし、照合カメラ１０６、１０８の画像入力面は、検査カメラ１０４の画像入力面の前面に位置決めされている。図１ａの斜視図でこの関係を見ることができる。

検査カメラ１０４は、第１の照合カメラ１０６と第２の照合カメラ１０８との間の中心接続線１１０上で照合カメラ１０６と１０８との間に、照合カメラ１０６、１０８の光軸がステレオ・カメラ１０５の光軸に平行に配向されるようにして配置される。

ハウジング・フレーム１０３にはさらに、可視光線を照射する光源１１１が配置されている。可視光源１１１は、検査カメラ１０４の制御システム（図示せず）によるフラッシュにより検査カメラ１０４と同期して動作可能である。

ハウジング・フレーム１０３にはさらに、第１の照合カメラ１０６を用いて撮影した第１の照合画像と、並行して第２の照合カメラ１０８を用いて撮影した第２の照合画像との画像比較を実行する画像処理ユニットが固定されている。さらに、ハウジング・フレーム１０３には、時間的に連続した検査カメラ１０４の検査写真ならびに時間的に連続した検査カメラ１０４の位置データおよび検査カメラ１０４の配向データを格納する格納ユニットが設けられている。図１ａに格納ユニットおよび画像処理ユニットを見ることはできない。本発明の文脈では、それらユニットは特に携帯できる別個のユニットの形態で設けられてよく、これは、例えばバックパックの形態とすることができる。

検査カメラ・ユニット１０１はさらに、ハウジング・フレーム１０３に固定された加速度センサ１１２と、同様にハウジング・フレーム１０３に固定された傾斜センサ１１３とを備える。加速度センサ１１２は例えば、圧電センサをベースとして形成されている。傾斜センサ１１３は当業者になじみのある任意の手法で構成することができる。例えば、本発明の文脈では、液封入容量式傾斜センサを用いることができる。最後に、ハウジング・フレーム１０３にはレーザ・ポインタ１２４が取り付けられている。そのレーザ・ポインタ１２４は、検査写真１２２が撮影されるときに検査写真１２２によって検出される対象物領域の中心点に印を付けるように、内部１２１の対象物に十字線を表示する。

図２に、第１の照合カメラ１０６を用いて撮影した第１の照合画像１１４と、並行して第２の照合カメラ１０８を用いて撮影した第２の照合画像１１５との画像比較によって、位置データおよび配向データを判定するための本発明による検査カメラ・ユニット１０１の背景にある概念を一例として示す。図２では、像点と関係がある赤外光強度を示す照合画像１１４、１１５をグレースケールで示す。

第１のステップでは、第１の照合画像１１４内の評価パターン１１６が選択される。評価パターン１１６は、コントラストが最大の画像領域、言い換えると、黒色から白色に移行する画像領域に関するものである。第２のステップでは、評価パターン１１６は、並行評価パターン１１７に従って、並行して撮影された第２の照合値１１５内で検索される。続いて、第１の照合画像１１４内での評価パターン１１６の配置が判定され、その配置と関係がある座標（ｘ，ｙ）が表示される。したがって、第２の照合画像１１５内での並行評価パターン１１７の配置が、判定され、座標（ｘ’，ｙ’）を用いて表示される。

第２の照合カメラ１０８に対する第１の照合カメラ１０６の幾何学的な配置を考慮に入れ、該当する場合は、加速度センサ１１２および／または傾斜センサ１１３からのデータを考慮に入れると、本発明によれば、第２の照合画像１１５内で並行評価パターン１１７を検索するときの画像比較は、実質的に線状または矩形状の領域１１８に限定されて計算時間を短縮することができる。

第１の照合画像１１４の評価パターン１１６および第２の照合画像１１５の並行評価パターン１１７の座標（ｘ，ｙ）および（ｘ’，ｙ’）を特徴とする配置により、ステレオ・カメラ１０５に対する検査カメラ１０４の既知の配置に基づいたステレオ・カメラ１０５の位置および配向、さらに検査カメラ１０４の位置および配向が、第１の照合カメラ１０６と第２の照合カメラ１０８との間の距離１０７を考慮に入れた三角法による計算によって実行される。

図３に、本発明の文脈での図１ａの検査カメラ・ユニット１０１の様々な固定の選択肢を単に概略的に示す。図面の左には、あるタイプのベスト１１９のうち検査員１２０の胸部領域に検査カメラ・ユニット１０１を固定できることが示されている。

図３の中心部分に、作業ヘルメット１０２に本発明による検査カメラ・ユニット１０１を取り付けている様子を示す。最後に、図３の右手部分に、ベスト１１９のうちの検査員１２０の首領域に本発明による検査カメラ・ユニット１０１を取り付けている様子を示す。

図４に、内部、例えば船の内部の外部モデルを用いて、本発明による検査カメラ・ユニット１０１によって取得された照合データの位置合わせ、言い換えると、整列を本発明の文脈で実行する方法を示す。そのために、検査される内部１２１において手作業で検査カメラ・ユニット１０１を用いるときに、検査写真１２２が内部１２１の３次元モデル１２３に対応付けられる。

図１ａから図４は、このように、有利なことに、現行の３次元モデル１２３に取得した検査写真１２２を対応付けできるようにする、内部１２１を検査する検査カメラ・ユニット１０１およびその方法を提案している。したがって、検査写真１２２の有用性は大幅に向上する。例えば、どの検査写真１２２が内部１２１の同じ領域を示しているかを確認できるので、異なる時間に撮影された検査写真１２２を互いに比較することによって履歴を検討することができる。これを確認するために、検査カメラ１０４の既知の視野角を考慮に入れることができ、そのため検査カメラ１０４の状況および配向の所与の知識により視認角度を定め、内部１２１の３次元モデル１２３による視認角度の断面は、対象物の検出領域を明示する。

したがって、有利なことに、例えば衛星支援の配置判定方法へのアクセスが概して可能でない内部で使用できる、検査カメラ・ユニットおよび関連の方法が提供される。さらに、そのような内部は位置確認を可能にするデバイスを事前に備える必要がない。

図５に、超音波厚さ測定のために本発明によるセンサ・ユニット１２５を用いて厚さ測定を行うところを概略的に示す。センサ・ユニット１２５は、超音波厚さ測定センサ１２６と、センサ動作ユニット１２７と、センサ・データ格納部１２８と、状況インジケータ１２９とを備える。図５に示す実施形態では、センサ動作ユニット１２７およびセンサ・データ格納部１２８は、センサ・ヘッド１２６および状況インジケータ１２９からなるユニットにケーブルを介して接続されている。これにより、実際のセンサ・ヘッド１２６を搭載したユニットを軽量化し、したがって扱いを容易にするように、例えば操作者が背負うバックパック内にセンサ動作ユニット１２７およびセンサ・データ格納部１２８を配置する選択肢が提供される。

状況インジケータ１２９は、センサ・ヘッド軸１３０上でその隣にあるセンサ・ヘッド１２６の延長部分に配置される。状況インジケータ１２９は、センサ・ヘッド軸１３０に沿って離間して配置される２つのＬＥＤ１３１、１３２を備える。ＬＥＤ１３１、１３２は、センサ・ヘッド１２６からセンサ・データ格納部１２８に測定信号の格納が開始されたときにＬＥＤ１３１、１３２が簡単にオンに切り替えられるようにして、センサ動作ユニット１２７に接続されている。図５に示す実施形態では、ＬＥＤは赤外光を放射する。

意図した通りに使用されるときは、図５に示すセンサ・ユニット１２５は、以下のように、例えば図１ａに従って、検査カメラ・ユニット１０１の一部として赤外線感応ステレオ・カメラ１０５と協働する。

鋼板１３３などの測定対象物を超音波厚さ測定するためのセンサ・ヘッド１２６からの測定信号の格納がセンサ動作ユニット１２７によって開始されるときは、ＬＥＤ１３１、１３２は簡単にオンに切り替えられる。続いてＬＥＤ１３１、１３２は赤外光１３４を放射する。

続いて、ステレオ・カメラ１０５の照合カメラ１０６、１０７はそれぞれ、検査カメラ１０１の一部として、センサ・ユニット１２５の画像を取り込む。赤外光１３４を放射すると、状況インジケータ１２９のうちＬＥＤ１３１、１３２を備える部分はコントラストが強くなる。コントラストが強くなると、センサ・データ格納部１２８で測定信号の格納が開始された時点で、上記で説明した方法によってステレオ・カメラ１０５がセンサ・ユニット１２５のセンサ・ヘッド１２６の位置および状況を記録することが可能になる。測定信号の格納が開始されたときにセンサ・ユニット１２５、特に状況インジケータ１２９が両照合カメラ１０６、１０７の視野内で位置特定されることが前提条件になる。

有利なことに、本発明に従って構成されたセンサ・ユニット１２５を用いると、測定信号が格納された時点でセンサ・ヘッド１２６の位置および状況を記録することも可能になる。これは、例えば、鋼板１３３の超音波厚さ測定の場合に、精確な状況および方向を厚さ測定に対応付けることを可能にする。この文脈では、その位置および状況は、ステレオ・カメラ１０５の位置および状況に対して記録される。ステレオ・カメラ１０５の位置および状況は、上記で説明した方法を用いて照合することによって船の座標系などの外部の座標系に対応付けることができる。

１ 測定機構
２ センサ・システム
３ センサ
４ 制御／評価デバイス
５ 起動デバイス
６ 複合型状況検出システム
７ 慣性センサ
８ 第１のカメラ
９ 第２のカメラ
１０ 別の制御／評価デバイス
１１ システム内３次元座標系
１２ システム内３次元座標系
１３ ２次元カメラ内座標系
１４ ２次元カメラ内座標系
１５ 座標系
１６ 格納デバイス
１０１ 検査カメラ・ユニット
１０２ 作業ヘルメット
１０３ ハウジング・フレーム
１０４ 検査カメラ
１０５ ステレオ・カメラ（照合手段）
１０６ 第１の照合カメラ
１０７ 距離
１０８ 第２の照合カメラ
１０９ 赤外光源
１１０ 赤外光源
１１０ 赤外光源の中心接続線
１１１ 光源
１１２ 加速度センサ
１１３ 傾斜センサ
１１４ 第１の照合画像
１１５ 第２の照合画像
１１６ 評価パターン
１１７ （並行）評価パターン
１１８ （矩形状の）小領域
１１９ ベスト
１２０ 検査員
１２１ 内部
１２２ 検査写真
１２３ ３次元モデル
１２４ レーザ・ポインタ（レーザ光源）
１２５ センサ・ユニット
１２６ センサ・ヘッド（超音波厚さ測定センサ）
１２７ センサ動作ユニット
１２８ センサ・データ格納部
１２９ 状況インジケータ
１３０ センサ・ヘッド軸
１３１ ＬＥＤ
１３２ ＬＥＤ
１３３ 鋼板
１３４ ＩＲ光（赤外光）

Claims (30)

1. 内部（１２１）、特に船の内部（１２１）の、好ましくはカラーの検査写真（１２２）を撮影する検査カメラ（１０４）を備えた検査カメラ・ユニット（１０１）であって、前記検査写真（１２２）を照合する照合手段（１０５）を備えることを特徴とする検査カメラ・ユニット（１０１）。
2. 前記照合手段が、前記検査写真（１２２）に対応付けできる前記検査カメラ（１０４）の相対位置データおよび前記検査カメラ（１０４）の配向データを判定するための、第１の照合カメラ（１０６）および第２の照合カメラ（１０８）を備えたステレオ・カメラ（１０５）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の検査カメラ・ユニット（１０１）。
3. 前記第１の照合カメラ（１０６）および／または前記第２の照合カメラ（１０８）が白黒カメラとして構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の検査カメラ・ユニット（１０１）。
4. 前記ステレオ・カメラ（１０５）が、赤外線感応になるように構成されており、赤外線源（１０９）を備え、前記赤外線源（１０９）が、好ましくは、パルス動作できるように構成されていることを特徴とする、請求項２または３に記載の検査カメラ・ユニット（１０１）。
5. 前記ステレオ・カメラ（１０５）が、前記第１の照合カメラ（１０６）を用いて撮影した第１の照合画像（１１４）と、並行して前記第２の照合カメラ（１０８）を用いて撮影した第２の照合画像（１１５）との画像比較を用いて照合する画像処理ユニットを備えることを特徴とする、請求項２から４のいずれか１項に記載の検査カメラ・ユニット（１０１）。
6. 前記画像比較が、前記第１の照合画像（１１４）内の少なくとも１つの評価パターン（１１６）の選択と、前記第２の照合画像（１１５）内の評価パターン（１１７）の位置特定と、前記第１の照合画像（１１４）内および前記第２の照合画像（１１５）内の前記評価パターン（１１６、１１７）の配置（ｘ，ｙ）の判定を含むことを特徴とする、請求項５に記載の検査カメラ・ユニット（１０１）。
7. 前記評価パターン（１１６）が、コントラストが最大の画像領域を備えることを特徴とする、請求項６に記載の検査カメラ・ユニット（１０１）。
8. 加速度センサ（１１２）および／または傾斜センサ（１１３）を備えることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の検査カメラ・ユニット（１０１）。
9. 前記照合手段が、前記検査カメラ（１０４）の視野角に関わるデータを評価するように構成されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の検査カメラ・ユニット（１０１）。
10. 前記第１の照合カメラ（１０６）または前記第２の照合カメラ（１０８）が前記検査カメラ（１０４）であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の検査カメラ・ユニット（１０１）。
11. 好ましくはレーザ光源（１２４）を備える視覚位置表示手段が、前記検査カメラ（１０４）の前記位置および配向に基づいて、現時点で検査写真（１２２）から検出可能な対象物領域を表示するように設けられていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の検査カメラ・ユニット（１０１）。
12. 前記画像比較が、単に前記２つの照合画像（１１４、１１５）の小領域（１１８）、特に実質的に線状の領域に基づくものであることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１項に記載の検査カメラ・ユニット（１０１）。
13. 時間的に連続した検査写真（１２２）ならびに時間的に連続した、前記検査カメラ（１０４）の相対位置データおよび／または前記検査カメラ（１０４）の配向データを格納するように、格納ユニットが設けられていることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載の検査カメラ・ユニット（１０１）。
14. 前記検査カメラ（１０４）が、前記第１の照合カメラ（１０６）と前記第２の照合カメラ（１０８）との間に配置されることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１項に記載の検査カメラ・ユニット（１０１）。
15. 検査カメラ・ユニットを用いて好ましくはカラーの検査写真（１２２）を撮影することによって、内部（１２１）、特に船の内部（１２１）を検査する方法であって、検査カメラ（１０４）の相対位置データおよび前記検査カメラ（１０４）の配向データを保存しながら判定し、前記データを前記検査写真（１２２）に対応付けることによって前記検査写真（１２２）を照合し、続いて前記相対位置データおよび前記配向データを前記内部（１２１）の座標系に分類し、前記検査カメラ・ユニット（１０１）を好ましくは請求項１から１４のいずれか１項に従って構成することを特徴とする方法。
16. 前記検査写真（１２２）を用いて前記内部（１２１）の構造体を測定する方法を含み、前記方法が、
    −検査写真（１２２）内に検査写真の像点を２つ選択すること、
    −続いて、前記選択した検査写真の像点に対応する照合像点を前記第１の照合画像（１１４）および前記第２の照合画像（１１５）内で判定すること、及び
    −前記像点間のユークリッド距離を計算することと
    を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. 内部、特に船の内部の少なくとも１つの特性を測定検出するためのセンサ手段を備えるセンサ・ユニットであって、相対位置データおよび配向データを特徴とする前記センサ手段の状況を判定するために、請求項１から１４のいずれか１項に記載の検査カメラ・ユニット（１０１）の照合手段（１０５）と協働する状況表示手段を備えることを特徴とする、センサ・ユニット。
18. 前記状況表示手段が領域、特に点状の領域を備え、前記領域が、センサ軸上で離間して配置され、光のコントラストを生じることを特徴とする、請求項１７に記載のセンサ・ユニット。
19. 前記状況表示手段がオンに切り替えできるように構成されていることを特徴とする、請求項１７または１８に記載のセンサ・ユニット。
20. 前記状況表示手段が少なくとも１つの点状の光源を備えることを特徴とする、請求項１７から１９のいずれか１項に記載のセンサ・ユニット。
21. 測定機構、特に閉鎖空間および／またはＧＮＳＳの受信が妨害されるかもしくは受信できない屋外領域を測定する測定機構であって、前記測定機構（１）が、測定データを生成する少なくとも１つのセンサ・システム（２）を備え、前記測定機構（１）がさらに、第１の配置データおよび／または配向データを生成する第１の非照合型状況検出システムと、第２の配置データおよび／または配向データを生成する少なくとも第２の非照合型状況検出システムとを備え、前記測定機構（１）がさらに、少なくとも１つの格納デバイス（１６）を備え、前記第１および／または前記第２の配置データおよび／または配向データによってコード化された測定データならびに配置情報および／または配向情報が、前記格納デバイス（１６）に互いを基準として格納されることが可能になる、測定機構。
22. 前記測定機構（１）が計算デバイスを備え、前記計算デバイスが、前記第１および前記第２の配置データおよび／または配向データを、結果として生じる配置データおよび／または配向データに結合できることを特徴とする、請求項２１に記載の測定機構。
23. 前記第１の非照合型状況検出システムが光状況検出システムとして形成され、前記少なくとも第２の非照合型状況検出システムが慣性状況検出システムとして形成されていることを特徴とする、請求項２１または２２のいずれかに記載の測定機構。
24. 前記光状況検出システムがステレオ・カメラ・システムとして形成されていることを特徴とする、請求項２３に記載の測定機構。
25. 前記測定機構（１）が、前記ステレオ・カメラ・システムの少なくとも１つのカメラ（８、９）を較正する較正デバイスを備えることを特徴とする、請求項２１から２４のいずれか１項に記載の測定機構。
26. 前記センサ・システム（２）が、同時に非照合型状況検出システムとして形成されることを特徴とする、請求項２１から２５のいずれか１項に記載の測定機構。
27. 前記測定機構（１）がさらに、少なくとも１つの別の状況検出システムを備え、前記別の状況検出システムがＧＮＳＳセンサ、レーザ・スキャナ、磁力計、または傾斜センサを備えることを特徴とする、請求項２１から２６のいずれか１項に記載の測定機構。
28. 測定方法、特に閉鎖空間および／またはＧＮＳＳの受信が妨害されるかもしくは受信できない屋外領域を測定する測定方法であって、
    −センサ・システム（２）が測定データを生成し、
    −第１の非照合型状況検出システムが第１の配置データおよび／または配向データを生成し、
    −第２の非照合型状況検出システムが第２の配置データおよび／または配向データを生成し、
    −前記第１および／または前記第２の配置データおよび／または配向データによってコード化された測定データならびに配置情報および／または配向情報が、互いを基準として格納される、
    測定方法。
29. 前記第１および前記第２の配置データおよび／または配向データが、結果として生じる配置データおよび／または配向データに結合されることを特徴とする、請求項２８に記載の方法。
30. 測定機構（１）の動作開始時、測定の開始時、または初期化信号の生成時に、前記第１の非照合型状況検出システムのシステム内座標系の原点、および前記第２の非照合型状況検出システムのシステム内座標系の原点、または共通の座標系の原点を初期化できることを特徴とする、請求項２８または２９のいずれか１項に記載の方法。

Images