NO325105B1 - Fremgangsmate og system for a bestemme en endring av et referanseobjekt - Google Patents

Description

Beskrivelse

Fremgangsmåte og anordning for å bestemme en endring av et referanseobjekt.

Oppfinnelsen vedrører bestemmelse av en endring av et referanseobjekt.

En slik bestemmelse er kjent fra [1].

Denne bildebehandlingsmetoden, en fremgangsmåte for koding og dekoding av et digitalt bilde ved hjelp av en bildekodingsstandard MPEG4 [9], er basert på et prinsipp for objektbasert bildekoding.

Ved den objektbaserte bildekoding følger en segmentering av to bilder som tidsmessig følger etter hverandre i bildeblokker eller bildeområder tilsvarende objekter som forekommer i en scene, og en separat koding av disse objekter.

Ved denne objektbaserte bildekoding blir en avbildning av et objekt bestemt innenfor rammen av en såkalt interbildekoding med beregning av bevegelse i et tidsmessig foranliggende bilde. Deretter blir også i det tidsmessige etterfølgende bildet bestemt en ytterligere avbildning av objektet. Under anvendelse av en bildeinformasjon tilordnet avbildningen av objektet i det tidmessige tidligere forløpte bildet og bildeinformasjon tilordnet den ytterligere avbildning av objektet i det tidmessig etterfølgende bildet bestemmes en differansebildeinformasjon. Denne differansebildeinformasjonen blir deretter kodet og overført.

I det tilfellet at det er en liten endring av objektet i de tidmessig påfølgende digitale bildene, eksempelvis gjennom en liten bevegelse eller en formendring av objektet, er differansebildeinformasjonen svært liten. Er endringen stor, oppstår mye differanseinformasjon. Slik det er kjent fra [1], Av denne grunn blir en «bilde-til-bilde»-bevegelse (bevegelsesberegning) målt og kompensert for (bevegelseskompensasjon) før bestemmelsen av differanseinformasjon.

Fra [2] er det kjent en fremgangsmåte for bildebehandling til overvåking av kjørestrekningen for en bane.

Ved denne fremgangsmåten blir det opptatt videobilder av en kjøreledning som tjener til strømforsyning av en bane, og som er ført langs kjørestrekningen under anvendelse av et såkalt langskjedeverk (ty.: ein Långskettenwerk) og en såkalt tverrdragerinnretning.

I fig. 2 og fig. 5 er det skjematisk vist oppbyggingen av en luftledning for strømforsyning, omfattende kjøreledningen 201, langskjedeverket 202 og tverrdragerinnretningen 203.

Videre er det i fig. 2 og fig. 5 vist to isolatorer, en henger 206, en bærelinedreieklemme (ty.: eine Tragseildrehklemme) 503, et spissanker 504, et utliggerrør (ty.: ein Auslegerohr) 505 og et diagonalrør 506.

Ved den fremgangsmåten som er kjent fra [2] blir videobilder visuelt kontrollert og vurdert av fagpersonalet med hensyn til en skade på kjøreledningen eller et fremmedlegeme i luftledningen.

Ytterligere automatiske fremgangsmåter for overvåkning av en kjørestrekning for en bane er kjent fra [3], [4], [5] og [6] eller foreslått i [8].

Slik blir det anvendt en trianguleringsmetode [3] og lysgangstidsbasert fasemålingsmetode [4] for bestemmelse av en høyde- og sidestilling for en kjøreledning.

For bestemmelse av en slitasje på kjøreledningen måles enten en bredde for en slepeflate ved hjelp av en laserskanner [5] eller ved dioderekker [2], eller det blir bestemt en resthøyde for kjøreledningen ved vannrett orientert gjennomlys [6].

En måleinnretning som anvendes for dette, og som er kjent fra [6], befinner seg over en sleper, noe som av mekaniske grunner begrenser kjøretøyhastigheten. I overlappingsområdet mellom flere kjøreledninger fører denne til en avskygging, og den gir følgelig en eventuell resthøyde som tilsynelatende er større enn den virkelige. For å forebygge dette, blir et slikt område utelukket ved måling.

En berøringsfri, opptaksbasert overvåkningsfremgangsmåte med nær loddrett synsretning for registreringsenheten innehar ytterligere den ulempe at bare bredden av en speilflate kan registreres. Speilflaten tillater imidlertid prinsipielt ikke å bestemme resthøyden for en kjøreledning med nær rettvinklet profil.

Øvrige bestanddeler i strømforsyningen, spesielt langskjedeverket og tverrdragerinnretningen, kan ikke inspiseres automatisk ved de ovenfor nevnte overvåkningsmetodene. Det er derfor vanlig å gjøre opptak av strømtilførselen med et videokamera, som med sin relativt begrensede oppløsning og bildefrekvens bare lar svært store defekter gjenkjennes. Etter en inspeksjonsferd blir alle videobilder visuelt kontrollert og vurdert av et fagpersonale eller kontrollpersonale.

Alternativt blir en kjørestrekning inspisert av kontrollpersonalet, hvilket er svært langsomt og følgelig kostnadskrevende, og dessuten forbundet med en viss ulykkesrisiko.

Problemet som ligger til grunn for oppfinnelsen er følgelig å tilveiebringe en fremgangsmåte og en anordning hvorved en endring for et objekt i en kjørestrekning kan bestemmes automatisk og på enkel måte, og hvorved kjørestrekningen kan overvåkes på enklere, mer kostnadsgunstig måte og med større pålitelighet enn ved de ovennevnte fremgangsmåter.

US-A-6 064 428 viser en fremgangsmåte for å bestemme en endring av et referanseobjekt som tilhører en kjørestrekning og som befinner seg på et forhåndsbestemt sted ved kjørestrekningen.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Problemene løses ved hjelp av en anordning og en fremgangsmåte med trekk i overensstemmelse med de selvstendige patentkravene.

Ved fremgangsmåten for å bestemme en endring for et referanseobjekt som hører til en kjørestrekning, og som befinner seg på et forhåndsbestemt sted på kjørestrekningen, utføres de følgende trinn: - på det forhåndsbestemte sted på kjørestrekningen opptas ved et første tidspunkt minst ett referansebilde, - i det minst ene referansebildet bestemmes en avbildning av referanseobj ektet, - på det forhåndsbestemte sted på kjørestrekningen blir ved et annet tidspunkt opptatt minst ett testbilde, - i det minst ene testbildet bestemmes en ytterligere avbildning av referanseobj ektet, - ved hjelp av en sammenligning av avbildningene for referanseobj ektet i det minst ene referansebildet med den ytterligere avbildning av referanseobj ektet i det minst ene testbildet bestemmes endringen i referanseobj ektet.

Anordningen for bestemmelse av en endring av et referanseobjekt som hører til en kjørestrekning, og som befinner seg på et forhåndsbestemt sted på kjørestrekningen, omfatter følgende komponenter: - en første opptaksenhet som er innrettet for å oppta minst ett referansebilde på det forhåndsbestemte sted på kjørestrekningen ved et første tidspunkt, - en første behandlingsenhet, innrettet for å bestemme en avbildning av referanseobj ektet i det minst ene referansebildet, - en andre opptaksenhet, innrettet for å oppta minst ett testbilde på det forhåndsbestemte sted på kjørestrekningen ved et andre tidspunkt, - en andre behandlingsenhet, innrettet for å bestemme en ytterligere avbildning av referanseobj ektet i det minst ene testbildet, - en tredje behandlingsenhet, innrettet for å bestemme endringen i referanseobj ektet ved hjelp av en sammenligning av avbildningen av referanseobj ektet i det minst ene referansebildet med den ytterligere avbildning av referanseobj ektet i det minst ene testbildet.

Anordningen er særlig egnet for gjennomføring av fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen eller én av dens nedenfor beskrevne utførelsesformer.

Foretrakkede utførelsesformer av oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav.

Oppfinnelsen og de videre beskrevne utførelsesformer kan realiseres både i programvare og i maskinvare, eksempelvis under anvendelse av en spesiell elektrisk krets.

Videre er en realisering av oppfinnelsen eller én av de videre beskrevne utførelsesformer mulig ved hjelp av et datamaskinlesbart lagringsmedium, som et datamaskinprogram er lagret på, og som utfører oppfinnelsen eller utførelsesformen.

Videre kan oppfinnelsen eller hver av de videre beskrevne utførelsesformer realiseres ved hjelp av et datamaskinprogramprodukt, som omfatter et lagringsmedium som et datamaskinprogram er lagret på, og som utfører oppfinnelsen eller utførelsesformen.

Påliteligheten ved bestemmelsen av endringen i referanseobj ektet kan økes ved at flere referansebilder og/eller flere testbilder opptas på det forhåndsbestemte sted. Derved er det hensiktsmessig å oppta referansebildene hver gang under forskjellige opptaksparametere, f.eks. en opptaksvinkel. Tilsvarende gjelder for testbildene.

Påliteligheten kan ytterligere økes dersom referansebildet og det tilhørende testbildet opptas under de samme opptaksparametere.

For reduksjon i lagerplass og prosesseringsbehov er det hensiktsmessig å bestemme et første delbilde i referansebildet og/eller et andre delbilde i testbildet, hvilke omfatter avbildningen eller den ytterligere avbildningen. I dette tilfellet blir ved sammenligningen det første delbildet og det andre delbildet sammenlignet med hverandre.

Det kan også være formålstjenlig å plassere det første delbildet i referansebildet, og/eller det andre delbildet i testbildet, på en slik måte at de første delbildet og/eller det andre delbildet viser en omgivelse tilhørende referanseobj ektet.

I en utførelsesform er et delbilde en søkemaske. Under anvendelse av denne søkemasken kan et fastlagt bildeområde undersøkes etter avbildningen, den ytterligere avbildningen eller endringen.

Sammenligningen av det første delbildet med det andre kan særlig enkelt realiseres ved at den første bildepunktverdi for et første bildepunkt i det første delbildet hver gang subtraheres fra en andre bildepunktverdi for et andre bildepunkt i det andre delbildet. En slik første bildepunktverdi og en slik andre bildepunktverdi kan eksempelvis være lysstyrke- eller fargeverdi (luminans- eller krominansverdi).

Ved hjelp av denne subtraksjonen av bildepunktverdi er tilveiebringes et differansebilde, hvorved en avbildningsendring mellom avbildningen og den ytterligere avbildningen særlig enkelt kan bestemmes. Under anvendelse av avbildningsendringen kan endringen i referanseobj ektet bestemmes. Differansebildet kan også viderebearbeides, eksempelvis ved hjelp av en filtrering og/eller segmentering av et bildeområde for differansebildet. Derved kan påliteligheten ved bestemmelsen av endringen økes.

I en utførelsesform blir avbildningen av referanseobj ektet i referansebildet eller den ytterligere avbildning av referanseobj ektet bestemt under anvendelse av en kantdeteksjonsmetode eller objektgjenkjennelsesmetode. Slike metoder er kjent fra

[10] og [11].

Særlig enkelt kan den ytterligere avbildning av referanseobj ektet i testbildet bestemmes under anvendelse av en korrelasjonsmetode, slik det er kjent fra [9], [12] og [13]. Derved bestemmes korrelasjon mellom bildepunktverdier som hører til avbildningen og bildepunktverdier som hører til den ytterligere avbildningen.

Påliteligheten ved bestemmelse av endringen i referanseobj ektet kan også økes ved at en første størrelse for en geometrisk referanseegenskap ved referanseobj ektet bestemmes under anvendelse av avbildningen av referanseobj ektet i referansebildet, og ved at en andre størrelse for den samme geometriske referanseegenskap ved referanseobj ektet bestemmes under anvendelse av den ytterligere avbildning av referanseobj ektet i testbildet.

Som den geometriske referanseegenskap kan eksempelvis bestemmes en vinkel som omfatter referanseobj ektet, eller en lengde som referanseobj ektet oppviser, eller en krumning som referanseobj ektet oppviser, eller en avstand som referanseobj ektet oppviser, eller en form som referanseobj ektet oppviser.

Ved sammenligningen blir i dette tilfellet den første størrelse sammenlignet med den andre størrelse. Ved denne sammenligningen kan en differanse mellom den første og den andre størrelse dannes, og endringen kan da bestemmes, når differansen overskrider en terskelverdi. I en utførelsesform blir referansebildet og testbildet tilordnet hverandre under anvendelse av en stedskode og/eller en tidskode. En slik stedskode kan eksempelvis være et tall som blir tilordnet referansebildet og/eller testbildet. En slik testkode kan eksempelvis være en tidsangivelse som blir tilordnet referansebildet og/eller testbildet.

I en utførelsesform forhåndsbestemmes flere steder. På hvert av de forhåndsbestemte steder blir fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen gjennomført.

I dette tilfellet kan en tilsvarende utførelsesform anvendes for overvåkning av kjørestrekningen. På alle de forhåndsbestemte steder kan endringer i referanseobj ektet bestemmes, og hver gang gjennomføres en forholdsregel for å oppheve den tilsvarende endringen.

I en utførelsesform blir referanseobj ektet inndelt i flere referansedelobj ekter.

I en utførelsesform er referanseobj ektet et funksjonelt tilbehør til kjørestrekningen, eksempelvis et samferdselsteknisk objekt. Kjørestrekningen kan i dette tilfellet være en samferdselsforbindelse, eksempelvis en jernbanestrekning.

I en ytterligere utførelsesform er referanseobj ektet et element for en kjøreledning. En slik kjøreledning kan være en luftledning. I dette tilfellet er rerferanseobjektet et element av et langskjedeverk for luftledningen eller en tverrdragerinnretning for luftledningen.

Videre kan et referanseobjekt eller et referansedelobjekt til dette være et grunnelement for kjøreledningen, særlig en stang, et rør, en line eller en tråd, eller et forbindelseselement for kjøreledningen, særlig en holder, en klemme, et bæreelement eller en isolator.

I en ytterligere utførelsesform er referanseobj ektet et element av en skinnestrekning.

En særlig enkel anordning ved oppfinnelsen lar seg realisere ved at den første opptaksenhet og/eller den andre opptaksenhet er et digitalt kamera. En behandlingsenhet lar seg særlig enkelt realisere ved hjelp av en PC, hvori er lagret et datamaskinprogram, som tilsvarende fremgangsmåtetrinn kan gjennomføres med.

Ved den utførelsesform som anvendes for overvåkning av kjørestrekningen er anordningen anbrakt på et kjøretøy som kjører på kjørestrekningen.

Et utførelseseksempel for oppfinnelsen er vist i figurene og vil forklares i det følgende.

Kort beskrivelse av figurene

Der viser

Fig. 1 et prinsipp for en bildebehandling ved gjenkjenning av en endring for et luftledningsobj ekt; Fig. 2 en skisse av en luftledning for en jernbane; Fig. 3 et inspeksjonskjøretøy i samsvar med utførelseseksempel et; Fig. 4 en skisse for et opptakssystem for opptak av et langskjedeverk; Fig. 5 et siktfelt for en inspeksjon av en tverrdragerinnretning; Fig. 6 en skisse som viser fastleggelsen av et vurderingsvindu; Fig. 7a og 7b skisser som tydeliggjør fremgangsmåten for inspeksjon av en luftledning i overensstemmelse med et utførelseseksempel; Fig. 8 en skisse som tydeliggjør en fremgangsmåte for inspeksjon av en luftledning i overensstemmelse med et utførelseseksempel; Fig. 9 en skisse med bilder som tydeliggjør fastlegging av en søkemaske.

Utførelseseksempel: automatisert optisk inspeksjon av en luftledning for en j ernbaneforbindelse

Systemkonsept for den automatiserte optiske inspeksjon

Fig. 3 viser et inspeksjonskjøretøy 300, en modifisert motorvogn, for overvåkning av en jernbanestrekning.

Målet for inspeksjonen er deteksjon av en endring i en luftledning for en jernbanestrekning.

En slik endring kan eksempelvis oppstå ved en skade, hvorved det fremtrer et element av luftledningen, eller ved et fremmedlegeme som er fanget i luftledningen.

Dersom en endring detekteres og denne klassifiseres som avgjørende for en forstyrrelsesfri drift av jernbanestrekningen, innledes en forholdsregel for opphevelse av endringen. En slik forholdsregel kan eksempelvis være reparasjon av skaden eller fjerning av fremmedlegemet.

Det påpekes derfor at det etterfølgende beskrevne inspeksjonssystemet ikke bare kan anvendes for inspeksjon av en luftledning for en jernbaneforbindelse, men ved tilsvarende modifikasjon for inspeksjon av et vilkårlig element for en jernbaneforbindelse, eksempelvis et skinnelegeme eller en skinnesville.

På et tak 301 på inspeksjonskjøretøy et 300 befinner det seg flere optiske opptakssystemer 302, 303, 304, 305, som under inspeksjonsferden for inspeksjonskjøretøy et 300, berøringsfritt og fra ulike retninger, opptar bilder av luftledningen ved forhåndsbestemte opptakssteder 300, som for hvert sted hører sammen.

De optiske opptakssystemene 302, 303, 304, 305 er innrettet slik at alle elementer for luftledningen såvel som dens overflater kan gjenkjennes på stedet for de respektive opptatte, for ett sted samhørende bilder.

De optiske opptakssystemene 302 og 303 tjener til overvåkning og inspeksjon av tverrdragerinnretningen 306, det optiske opptakssystemet 304 tjener til overvåkning og inspeksjon av langskjedeverket 307, og det optiske opptakssystemet 305 tjener til overvåkning og inspeksjon av kjøreledningen 308.

Fig. 2 viser som eksempel et opptakssted med en luftledning og elementer for luftledningen, eksempelvis et langskjedeverk 310, (jfr. fig. 2) og en tverrdragerinnretning 311 (jfr. fig. 2).

Alle opptatte bilder blir lagret på steds- og tidskodet måte, slik at hvert bilde entydig kan tilordnes et opptakssted og et tilhørende opptakstidspunkt.

På slutten av en inspeksjonsferd blir de lagrede bildene vurdert ved hjelp av en automatisk, etterfølgende beskrevet bildebehandlingsfremgangsmåte.

Innenfor rammen av denne utførelsesformen blir bildene fra inspeksjonsferden sammenlignet med referansebilder opptatt på et tidligere tidspunkt, på det samme forhåndsbestemte stedet og under de samme opptaksparametere. Tilordningen av et referansebilde til et tilhørende inspeksjonsbilde skjer under anvendelse av de steds-og tidskoder som er tilordnet bildene.

Ved denne sammenligningen bestemmes en endring i luftledningen eller et element ved luftledningen. Denne protokolleres i en protokoll og innordnes automatisk i én av tre klasser: entydige defekter, uklare situasjoner og uvesentlige differanser.

Bare uklare situasjoner blir deretter vurdert av et kontrollpersonale.

Avslutningsvis blir det for en bestemt endring eventuelt foranlediget en vedlikeholdshenvisning eller en reparasjonsforanstaltning.

Da kontrollpersonalet bare behøver å inspisere visuelt de uklare situasjonene, blir det frigjort fra tidkrevende og utmattende visuell inspeksjon av langt større, feilfrie områder.

For å kunne gjenkjenne mindre elementer ved luftledningen, slik som et skruehode og enkelttråder som rager ut fra defekte ledninger, må oppløsningen for opptakssystemet 302, 303, 304, 305 være omlag 1-2 mm. For å unngå en større bevegelsesuskarphet i et bilde fremkalt ved en fartøyshastighet på 80 km/time, må en belysningsvarighet for et opptakssystem 302, 303, 304, 305 ikke være lengre enn ca. 45 mikrosekunder. Derav oppstår et datalagringsbehov på 100 MByte/s eller 5 GByte/km.

En mer nøyaktig spesifisering av et opptakssystem følger på et senere tidspunkt.

Ved en slitasjemåling av kjøreledningen 308 er det ikke nødvendig med en sammenligning av inspeksjonsbilder med tidligere referansebilder. I dette tilfellet er det tilstrekkelig med en sammenligning av en profil ved kjøreledningen, opptatt under inspeksjonsferden, med en forhåndsbestemt referanseprofil. En måleusikkerhet for det tilsvarende opptakssystemet 305 må beløpe seg til ca. 0,1 mm, og en gjenkjennelse av en profilinnsnevring med 2-3 cm lengde må være mulig.

Da en varighet for en enkeltmåling for langskjedeverket 307 ikke overskrider 45 mikrosekunder, eller for trådprofilmålingen ikke overskrider 200 mikrosekunder, har en svingning for inspeksjonskjøretøy et 300 eller kjøreledningen 308 med en frekvens under 5000 Hz ingen innflytelse på kvaliteten for måleresultatet.

For en større frekvens er en amplitude mindre enn en nødvendig oppløsning, og virker av den grunn ikke forstyrrende.

Automatisert optisk inspeksjonssystem

Anordningen vist i fig. 4 tjener til opptak av langskjedeverket 307 eller 400. På en venstre side 401 og en høyre side 402 av et kjøretøytak 403 befinner det seg hvert sitt diodelinjekamera 404, 405 med en tilhørende belysning 406, 407.

Hvert diodelinjekamera 404, 405 tar innenfor 45 mikrosekunder en loddrett bildestripe av en side av langskjedeverket 400.1 forbindelse med en horisontal kjøretøysbevegelse for inspeksjonskjøretøy et 300 oppstår et «uendelig» utstrukket bilde. Ved en kjøretøyhastighet på 80 km/time blir 22000 linjér/s opptatt, hvorved hver stripe er 1 mm bred. Kameralinjen inneholder 2048 elementer, hvilket tilsvarer en oppløsning på 0,7-2 mm på et objekt som skal opptas.

For å muliggjøre anvendelse om natten, og for å skaffe definerte lysforhold om dagen, belyses langskjedeverket 400. Som belysning 406, 407 kommer først og fremst i betraktning en metalldamplyskaster 406, 407 med omlag 10 kW tilslutningseffekt. Da mange kameraer gir plassproblemer, og fordi blending av en utenforstående bør unngås, bør det imidlertid anvendes en infrarød diodelaser. Fordi denne i motsetning til en metalldamplyskaster belyser nøyaktig kameraets siktfelt og ingen ytterligere, uinteressante områder, er en effekt på 15 W tilstrekkelig.

For å utelukke fare for det menneskelig øye, er det i en utgangsåpning for et laserhus for infrarøddiodelaserne 406, 407 anordnet omlag 100 linser som et ca. 30 cm langt lineært raster, slik at 100 svakere lasere som ligger ved siden av hverandre belyser øyet i stedet for én punktformig, sterk laser. Da en bestrålingsstyrke oppnådd fra infrarøddiodelaserne 406, 407 avtar lineært med økende avstand på grunn av en åpningsvinkel for de oppnådde laserstrålene på 40° (fig. 4), utelukkes allerede ved en minsteavstand på omlag 2 meter en fareutsettelse i samsvar med en internasjonalt gyldig laserstrålebeskyttelsesbestemmelse, i det tilfellet at en maksimal belysningstid for øyepupillen er mindre enn 2 ms, dvs. i det tilfellet at inspeksjonskjøretøy et 300 overskrider en minstehastighet på 20 km/time.

Ved en laserbelysning opptrer vanligvis en forstyrrende granulasjon i bildene, forårsaket av interferenseffekter. Denne forstyrrelsen unngås her fullstendig, da de anvendte infrarøddiodelaserne 406, 407 har flere emittere i stedet for én enkelt, og deres lys overlagrer seg uten interferens.

Fig. 5 viser et synsfelt 500 for et diodelinjekamera for opptak av en tverrdragerinnretning 501. Da diodelinjekameraet nærmer seg eller fjerner seg fra tverrdragerinnretningen 501, og ikke farer parallelt langs objektet som et langskjede, må det linjeformede, vannrett liggende synsfeltet 501 for diodelinjekameraet beveges loddrett ved hjelp av et dreiespeil for opptak av et todimensjonalt bilde.

En oppløsning for diodelinjekameraet i vannrett retning beløper seg til 2 mm, i loddrett retning på grunn av oversampling ca. 1 mm. Da 180 ms er nødvendig for sampling av 4048 linjer ved en frekvens på 22000 linjer/s, endrer avstanden fra diodelinjekameraet til tverrdragerinnretningen 501 seg omlag 4 meter på grunn av en kjøretøysbevegelse av inspeksjonskjøretøyet.

En eventuell opptredende bildeforstyrrelse, eksempelvis gjennom en vakling (ty.: ein Wanken) av inspeksjonskjøretøyet, kan kompenseres ved hjelp av fortløpende registrerte data fra vaklingssensorer (ty.: Wanksensoren).

Nær begge frontsider 320, 321 for inspeksjonskjøretøyet 300 befinner det seg på taket 301 respektive laserradarsystemer 322, 323 [6], hvis loddrette ovenfra rettede stråler gjenkjenner en kjøreledningssideholder for en tverrdragerinnretning 306.

Så snart en tverrdragerinnretning 306 gjenkjennes av det fremre laserradarsystemet 322 sett i kjøreretningen, utløses et bildeopptak ved hjelp av et skannerkamera 324 orientert i kjøreretningen. Etter passering av tverrdragerinnretningen 306 utløses et bakover rettet skannerkamera 325. Derved oppstår opptak av objekter fra begge sider.

I fig. 3 er det antydet strålevifter 331, 332, 333 for opptakssystemene 302, 303, 304. Av stråleviftene for langskjedeverket 307 er det for oversiktens skyld bare tegnet én strålevifte 333. Denne står omlag loddrett på planet for langskjedeverket 307, mens stråleviftene 331, 332 for tverrdragerinnretningen 306 er anordnet nær vannrett. Miljøpåvirkning som målingene reduserer blir minimalisert ved hjelp av følgende forholdsregler: For å kunne måle om dagen i tillegg til om natten, tillater et smalbåndet filter foran kameraene bare lys med den beskrevne infrarødlaserens bølgelengde å passere. Derved kan også sollys undertrykkes, forutsatt at det ikke skinner direkte inn i kameraene.

Da temperaturen på taket kan svinge sterkt, noe laserne, kameraene og de optiske systemer må tåle, blir det indre av alle hus temperert til omlag 20°C ved hjelp av lukkede vannkretsløp.

Vinduet foran optikken blir under målingene sikkert beskyttet mot lett regn. Ved svært sterkt regn, tåke eller snøfall kan sikten til de mer enn 10 m fjerne tverrdragerinnretningene hindres, slik at akseptable måleresultater ikke lenger kan oppnås.

En rengjøring av vinduene for forurensninger, som f.eks. støv og sot, kan automatisk gjennomføres med en varm rengjøringsvæske som påsprøytes med trykk. Det er derved ikke nødvendig å bestige kjøretøytaket. I det tilfellet at det ikke måles, stenger beskyttelseshetter vinduet.

Bildebehandling

Et prinsipp for en bildebehandling 100 ved den automatiserte optiske inspeksjon av en luftledning for en jernbaneforbindelse er vist i fig. 1, og blir beskrevet i det følgende.

De bilder (inspeksjonsbilder) 101 som er opptatt under en inspeksjonsferd, blir overført til datamaskiner (industri-PCer) som befinner seg i det indre av inspeksjonskjøretøyene. Først blir inspeksjonsbildene 102 komprimert 103 ved hjelp av digitale signalprosessorer til ca. 3 % av deres opprinnelige datavolumer, og etter mellomlagring på en dise overføres de til et magnetbånd.

Et slikt magnetbånd kan lagre samtlige data for omlag 300 km enkeltsporet strekning. På grunn av discen som virker som buffer er det ikke nødvendig å avbryte målingen ved bytte av bånd.

Den automatiske vurdering 110 kan gjennomføres etter avslutning av inspeksjonsferden, ved lengre ventepauser eller ved ferd uten måling. Begynnelsen av vurderingen 110 på kjøretøyet kan fremskyves på kjøretøyet ved hjelp av en installasjon av ytterligere datamaskinteknikk.

Forutsetningen for bildevurderingen 110 er at en såkalt referanseferd er gjennomført til et tidligere tidspunkt, ved hvilken er-tilstanden (referansetilstanden) er opptatt, bedømt og referansedata fremskaffet, ved hjelp av referansebilder 102.

Referansebilder 102 og inspeksjonsbildene 101 tilsvarer hverandre i sitt opptakssted og i sine opptaksparametere.

Fig. 1 viser videre en sammenligning 120 av et referansebilde 102 fra referanseferden med det tilsvarende inspeksjonsbildet 101 fra en aktuell inspeksjonsferd.

Innenfor rammen av bildevurderingen 110 eller 130 gjennomføres tre fremgangsmåter for gjenkjenning av endringer ved luftledningen, som i det følgende skal beskrives for en gjenkjenning av endringer ved tverrdragerinnretninger og ved et langskjedeverk:

a) Fremgangsmåte basert på en geometrisammenligning 131,

b) Fremgangsmåte basert på et differansebilde 132,

c) Fremgangsmåte for gjenkjennelse av et fremmedlegeme 133.

Grunnprinsipp for fremgangsmåtene a) til c)

Hver av disse tre fremgangsmåter 131, 132, 133 baserer seg på en sammenligning av et referansebilde 102 med det tilsvarende testbildet 101. Ved denne sammenligningen 130 henholdsvis 135 blir det først bestemt en avbildning 136 i referansebildet av et utvalgt objekt. Deretter blir det likeledes beregnet en avbildning 137 av dette utvalgte objektet i det tilsvarende testbildet.

Ved hjelp av en sammenligning 135 av begge avbildninger 136, 137 av de utvalge objekter eller ved hjelp av en sammenligning av måleverdier som beregnes under anvendelse av avbildningene, beregnes en endring av det utvalgte objektet 140.

Til fremgangsmåtene a) og b):

Fig. 6 viser arten og strukturen av referansedata for langskjedeverk 601, 602. De blir avledet fra et flertall svært store totalbilder, som hver gang omfatter langskjedeverket 601, 602 mellom to tverrdragerinnretninger 603, 604. Referansedataene inneholder små delbilder 611, 612, 613, 614, som avbilder komponenter slik som f.eks. klemmer 621, 622 i skal-tilstand, deres geometriske dimensjoner og relasjoner og strekningsanvendte posisjonsangivelser. Linen 631 og kjøreledningen 632 er definert gjennom sine tverrmål og festepunktene 633, 634, som er lagt i delbildene.

Ved hjelp av den automatiske gjenkjenning av tverrdragerinnretningene 603, 604 og den fortløpende protokollering av impulsene fra en veistrekningsteller, garanteres en etterskuddsvis tilordning av opptaksstedene som er mer nøyaktig enn 0,5 meter. Ved automatisk sammenligning kan de bilder som hører til hverandre fra referanse-og inspeksjonsferden enkelt finnes av datamaskinen, på grunn av den eksisterende kjennskap til opptaksstedet. Fig. 7a viser skjematisk et referansebilde 701 hvor et delområde av en tverrdragerinnretning 702 (uten kjøreledning og bæreline). Delbilder, henholdsvis vurderingsvindu 703, 704, 705, 706, 707, kjennetegnes ved lyse rammer. Fig. 7b viser det tilsvarende testbildet 710. Riktignok burde før dette opptaket en klemme 720 (i referansebildet) eller 721 (i testbildet) forskyves, og en utstående lineende 722 innsettes som defekt. Bildebehandlingen finner de tilsvarende endringer og utleverer dem som en melding til defektprotokollen.

Ved hjelp av forskyvningen av klemmen 720 eller 721 har det oppstått en endring i avstanden 724 og vinkelen 725. Den utstående lineenden 722 er tydelig gjenkjennbar. På lignende måte finnes også andre endringer i øvrige komponenter.

Til fremgangsmåte c

Fig. 8 viser et testbilde 800 for et delområde av en tverrdragerinnretning 801.

I testbildet er det fremstilt to søkemasker 802, 803, som er definert på forhånd i det tilsvarende referansebildet.

Disse søkemaskene blir i alminnelighet definert slik som i et referansebilde, idet de avdekker bildeområder, såkalte søkeområder, mellom fremstilte objekter. Dermed kan et fremmedlegeme gjenkjennes ved en sammenligning av et søkeområde i referansebildet med det tilsvarende søkeområdet i testbildet.

Anskuelig sett blir det ved denne handling anvendt et søkeområde fra referansebildet (om nødvendig etter en tilpassing til en endret posisjon av objektet i testbildet), idet det søkes etter fremmedlegemer innenfor det anpassede søkeområdet i testbildet, som ved hjelp av sin lysstyrke fremheves fra den i alminnelighet mørke bakgrunn.

Fig. 8 viser en løs lineende 810, som er gjenkjent ved sammenligning av søkeområdet 802 for testbildet 800 med det tilsvarende søkeområdet i det tilhørende referansebildet, der den løse lineende ikke befinner seg.

På denne måten kan det gjenkjennes et ytterligere objekt, eksempelvis et fremmedlegeme, som er avbildet i testbildet, men ikke i referansebildet, på enkel måte.

Fastsettelsen av en søkemaske foregår etter følgende prosedyre (fig. 9):

Først binariseres 810 et utvalgt referansebilde 900, som oppviser ulike objekter 901, 902, 903 og dets ulike gråskalaverdier 904, 805 i dets bildepunkter.

I det binariserte referansebildet 911 fremstår objektene 901, 902, 903 som hvite. De øvrige områder fremstår som svarte.

I et ytterligere trinn 920 blir de områdene som er fremstilt hvite, utvidet (bilde 921).

Søkeområdene 932, 933, 934 blir fastlagt på den måten at hvert sammenhørende svarte område omkranses ved hjelp av en søkemaske. De ulike deler av søkemasken blir sammenfattet og lagret ved hjelp av et enkelt binært søkemaskebilde.

I det følgende blir et alternativ til utførelseseksemplet angitt:

Dette alternativet beskriver en fremgangsmåte for stedskoding for tilordning av referansebilde - testbilde: For å kunne tilordne et testbilde til det tilsvarende, stedslike referansebildet, blir det til bildene, til referansebildene og testbildene, opptegnet fortløpende stedsangivelser fra et veimålesystem ved opptaksferden. Dessuten blir eksistensen av en tverrdragerinnretning og derved en bæremast med den tilhørende stedsangivelse opptegnet, med et særlig system for gjenkjennelse av et hovedobjekt (f.eks. tverrdragerinnretningen for den elektriske banen).

Derved kan tverrdragerinnretningene, og derved deres bæremaster, telles og nummereres langs kjørestrekningen. Disse nummerne tjener til tilordning av det riktige referansebildet til det tilsvarende testbildet ved inspeksjonen.

I dette dokumentet er følgende publikasjoner sitert:

[I] ISO/DEC JTC1/SC29/WG11, MPEG-4 Video Verification Model Version 5.0 Doc. N1469, Nov. 1996, S. 55-59.

[2] J. M. Van Gigch, C. Smorenburg, A. W. Benshop, «System zur Messung der Fahrdrahtdicke (ATON) der Niederlåndischen Bahnen», Schienen der Welt, April 1991, S. 20-31;

[3] B. Sarnes, «Qualitåtssicherung an Stromabnehmer und O-berleitung», ETR, 48

(1999)3, S. 117-123;

[4] H. Hofler, N. Dimopoulos, B. Metzger, «Fahrdrahtlagemessung auf Hochgeschwindigkeitsstrecken», eb, 96 (1998) 3 S. 61-64;

[5] S. Ishizu, «Series 700 derivative will replace Doctor Yellow», Railway Gazette Intern., April 1999, S. 218-220.

[6] P. Pohl «Der Hagener Video-Messtriebwagen», Der Eisenbahningenieur, Juni und Juli 1996, Hefte 6 und 7 1996, Seiten 24 bzw. 32;

[7] R. Muller, H. Hofler, «Fahrweguberwachung mit optischer Messtechnik», Eisenbahn-Ingenieur Kalender '97, Darmstadt: Tetzlaff, 1996, S. 315-332;

[8] DE 199 36 448 Al;

[9] Kan skaffes 1. september 2000 på:

http:// www. it. kth. se/ docs/ iso- 13818- 2. read. html

[10] Kan skaffes 1. september 2000 på:

http:// wll. mit. fh- heilbronn. de/ German/ Theorie/ Kantendet ektion. htm

[II] Kan skaffes 1. september 2000 på:

http:// www. ifi. unizh. ch/ groups/ mml/ people/ mbichsel/ vorle sung. html

[12] B. Jåhne, Digitale Bildverarbeitung, Springer Veri. 1997;

[13] F. M. Wahl, Digitale Bildsignalverarbeitung, Kapitel 6.5, Detektionsfilter, Springer Veri. 1984.

Claims (28)

1. Fremgangsmåte for å bestemme en endring av et referanseobjekt som tilhører en kjørestrekning og som befinner seg på et forhåndsbestemt sted ved kjørestrekningen, omfattende følgende trinn: - på det forhåndsbestemte sted ved kjørestrekningen opptas minst ett referansebilde ved et første tidspunkt, - i det minst ene referansebildet bestemmes en avbildning av referanseobj ektet, - på det forhåndsbestemte sted ved kjørestrekningen opptas minst ett testbilde ved et andre tidspunkt, - i det minst ene testbildet bestemmes en ytterligere avbildning av referanseobj ektet, - endringen av referanseobj ektet bestemmes ved hjelp av en sammenligning av avbildningen av referanseobj ektet i det minst ene referansebildet med den ytterligere avbildning av referanseobj ektet i det minst ene testbildet, karakterisert ved at et første delbilde som omfatter avbildningen, bestemmes i referansebildet.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, hvor flere referansebilder opptas på det forhåndsbestemte sted.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 2, hvor flere testbilder opptas på det forhåndsbestemte sted.

4. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-3, hvorved et andre delbilde som inneholder den ytterligere avbildning bestemmes i testbildet.

5. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4, hvor det første delbildet og det andre delbildet sammenlignes med hverandre ved sammenligningen.

6. Fremgangsmåte i samsvar med krav 5, hvor det ved sammenligningen under anvendelse av det første delbildet og det andre delbildet bestemmes et differansebilde ved hjelp av subtraksjon av bildepunktverdier for et bildepunkt i det første delbildet og et bildepunkt for det andre delbildet.

7. Fremgangsmåte i samsvar med krav 6, hvor en avbildningsendring mellom avbildningen og den ytterligere avbildningen bestemmes i differansebildet.

8. Fremgangsmåte i samsvar med krav 7, hvor endringen i referanseobj ektet bestemmes under anvendelse av avbildningsendringen.

9. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-8, hvor en første størrelse for en geometrisk referanseegenskap ved referanseobj ektet bestemmes under anvendelse av avbildningen av referanseobj ektet i referansebildet, og en andre størrelse av den samme geometriske referanseegenskap ved referanseobj ektet bestemmes under anvendelse av den ytterligere avbildning av referanseobj ektet i testbildet.

10. Fremgangsmåte i samsvar med krav 9, hvor det som den geometriske referanseegenskap bestemmes en vinkel som referanseobj ektet oppviser, eller en lengde som referanseobj ektet oppviser, eller en krumning som referanseobj ektet oppviser, eller en avstand som referanseobj ektet oppviser, eller en form som referanseobj ektet oppviser.

11. Fremgangsmåte i samsvar med krav 9 eller 10, hvor den første størrelse sammenlignes med den andre størrelse ved sammenligningen.

12. Fremgangsmåte i samsvar med krav 11, hvor en differanse mellom den første og den andre størrelse dannes og endringen deretter fastsettes, når differansen overskrider en terskelverdi.

13. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-12, hvor referansebildet og testbildet tilordnes hverandre under anvendelse av en stedskode og/eller en tidskode.

14. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-13, hvor flere av stedene er forhåndsbestemt, og hvor fremgangsmåten i samsvar med et av de ovenstående krav gjennomføres for hvert av de forhåndsbestemte steder.

15. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-14, anvendt for overvåkning av kjørestrekningen slik at endringen bestemmes og en forholdsregel for opphevelse av endringen gjennomføres.

16. Anordning for bestemmelse av en endring av et referanseobjekt som tilhører en kjørestrekning og som befinner seg på et forhåndsbestemt sted på kjørestrekningen, omfattende følgende komponenter: - en første opptaksenhet som er innrettet for å oppta minst ett referansebilde (102) på det forhåndsbestemte sted ved kjørestrekningen ved et første tidspunkt, - en første behandlingsenhet som er innrettet for å bestemme en avbildning (136) av referanseobj ektet i det minst ene referansebildet (102), - en andre opptaksenhet som er innrettet for å oppta minst ett testbilde (101) på det forhåndsbestemte sted ved kjørestrekningen ved et andre tidspunkt, - en andre behandlingsenhet som er innrettet for å bestemme en ytterligere avbildning (137) av referanseobj ektet i det minst ene testbildet (101), - en tredje behandlingsenhet som er innrettet for å bestemme endringen i referanseobjektene ved hjelp av en sammenligning av avbildningene (136, 137) av referanseobj ektet i det minste ene referansebildet (102) med den ytterligere avbildning (137) av referanseobj ektet i det minst ene testbildet (101), karakterisert ved at et første delbilde som omfatter avbildningen, bestemmes i referansebildet (102).

17. Anordning i samsvar med krav 16, hvor referanseobj ektet omfatter flere referansedelobj ekter.

18. Anordning i samsvar med krav 16 eller 17, hvor referanseobj ektet er et funksjonelt tilbehør til kjørestrekningen.

19. Anordning i samsvar med et av kravene 16-18, hvor referanseobj ektet er et samferdselsteknisk objekt.

20. Anordning i samsvar med et av kravene 16-19, hvor kjørestrekningen er en samferdelsforbindelse.

21. Anordning i samsvar med et av kravene 16-20, hvor samferdselsforbindelsen er en jernbanestrekning.

22. Anordning i samsvar med et av kravene 16-21, hvor referanseobj ektet er et element av en kjøreledning.

23. Anordning i samsvar med krav 22, hvor kjøreledningen er en luftledning.

24. Anordning i samsvar med krav 23, hvor referanseobj ektet er et element av et langskjedeverk for luftledningen eller en tverrdragerinnretning for luftledningen.

25. Anordning i samsvar med et av kravene 17-24, hvor ett av de flere referansedelobj ekter er et grunnelement for en kjøreledning, spesielt en stang eller et rør eller en line eller en tråd, eller et forbindelseselement for en kjøreledning, spesielt en holder eller en klemme eller et baereelement eller en isolator.

26. Anordning i samsvar med et av kravene 16-21, hvor referanseobj ektet er et element av en jernbanelinje.

27. Anordning i samsvar med et av kravene 16-26, hvor den første opptaksenhet og/eller den andre opptaksenhet er et digitalt kamera.

28. Anordning i samsvar med et av kravene 16-27, anvendt for overvåkning av kjørestrekningen, hvorved anordningen er anbrakt på et kjøretøy som ferdes på kjørestrekningen, hvor endringen kan registreres og det kan gjennomføres tiltak for opphevelse av endringen.