Title:
Verfahren zum Bestimmen eines dreidimensionalen Objekts, und Aufnahmevorrichtung
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung beschreiben ein Verfahren zum Bestimmen eines dreidimensionalen Objekts, mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Aufnahmevorrichtung, die eine optische Aufnahmeeinrichtung, die konfiguriert ist, mittels eines optischen bildgebenden Verfahrens optische Bilder aufzunehmen, und eine nichtoptische Aufnahmeeinrichtung aufweist, die konfiguriert ist, mittels eines nichtoptischen bildgebenden Verfahrens nichtoptische Bilder aufzunehmen; Aufnehmen von optischen Bildern eines zu bestimmenden dreidimensionalen Objekts mittels der optischen Aufnahmeeinrichtung, wobei das Objekt und die optischen Aufnahmevorrichtung beim Aufnehmen der optischen Bilder relativ zueinander bewegt werden, um die Aufnahmevorrichtung in unterschiedliche Relativpositionen, in welchen die optischen Bilder aufgenommen werden, zu dem Objekt zu bringen; Aufnehmen von nichtoptischen Bildern des Objekts mittels der nichtoptischen Aufnahmeeinrichtung, wobei die optische und die nichtoptische Aufnahmeeinrichtung beim Aufnahmen der optischen und der nichtoptischen Bilder in einer festen Relativlage zueinander verbleiben und wobei die optischen und die nichtoptischen Bilder paarweise zeitgleich aufgenommen werden; Bestimmen eines Objektmerkmals in einem oder mehreren nichtoptischen Bildern im Rahmen einer digitalen Bildanalyse und Zuordnen des Objektmerkmals zu einem diesem entsprechenden Objektmerkmal in einer digitalen 3D-Repräsentation des Objekts; und Bestimmen einer digitalen nichtoptischen Bilddarstellung des Objekts aus den nichtoptischen Bildern, wobei hierbei ein das Objektmerkmal in dem einen oder den mehreren nichtoptischen Bildern verwendendes Stitchingverfahren für die nichtoptischen Bilder ausgeführt wird sowie eine Aufnahmevorrichtung.





Inventors:
Austen, Jürgen (14469, Potsdam, DE)
Application Number:
DE102016108971A
Publication Date:
11/16/2017
Filing Date:
05/13/2016
Assignee:
Composcan GmbH, 14469 (DE)
International Classes:
G01B11/24; G01B15/04; G01B17/06; G01C11/00; G01J5/10; G01S15/89
Domestic Patent References:
DE102013110898A1N/A2014-08-14
DE102011118833B3N/A2013-01-10
Attorney, Agent or Firm:
BOEHMERT & BOEHMERT Anwaltspartnerschaft mbB - Patentanwälte Rechtsanwälte, 28209, Bremen, DE
Claims:
1. Verfahren zum Bestimmen eines dreidimensionalen Objekts, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
– Bereitstellen einer Aufnahmevorrichtung (1), die eine optische Aufnahmeeinrichtung (2), die konfiguriert ist, mittels eines optischen bildgebenden Verfahrens optische Bilder aufzunehmen, und eine nichtoptische Aufnahmeeinrichtung (3) aufweist, die konfiguriert ist, mittels eines nichtoptischen bildgebenden Verfahrens nichtoptische Bilder aufzunehmen;
– Aufnehmen von optischen Bildern eines zu bestimmenden dreidimensionalen Objekts (4) mittels der optischen Aufnahmeeinrichtung, wobei das Objekt und die optischen Aufnahmevorrichtung (1) beim Aufnehmen der optischen Bilder relativ zueinander bewegt werden, um die Aufnahmevorrichtung (1) in unterschiedliche Relativpositionen, in welchen die optischen Bilder aufgenommen werden, zu dem Objekt (4) zu bringen;
– Aufnehmen von nichtoptischen Bildern des Objekts (4) mittels der nichtoptischen Aufnahmeeinrichtung, wobei die optische und die nichtoptische Aufnahmeeinrichtung (3) beim Aufnahmen der optischen und der nichtoptischen Bilder in einer festen Relativlage zueinander verbleiben und wobei die optischen und die nichtoptischen Bilder paarweise zeitgleich aufgenommen werden;
– Bestimmen eines Objektmerkmals in einem oder mehreren nichtoptischen Bildern im Rahmen einer digitalen Bildanalyse und Zuordnen des Objektmerkmals zu einem diesem entsprechenden Objektmerkmal in einer digitalen 3D-Repräsentation des Objekts (4); und
– Bestimmen einer digitalen nichtoptischen Bilddarstellung des Objekts (4) aus den nichtoptischen Bildern, wobei hierbei ein das Objektmerkmal in dem einen oder den mehreren nichtoptischen Bildern verwendendes Stitchingverfahren für die nichtoptischen Bilder ausgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine digitale optische Bilddarstellung des Objekts (4) aus den optischen Bildern bestimmt wird, wobei hierbei unter Verwendung von Ergebnisinformation aus dem Stitchingverfahren für die nichtoptischen Bilder ein weiteres Stitchingverfahren für die optischen Bilder ausgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale 3D-Repräsentation des Objekts (4) CAD-Konstruktionsdaten für das Objekt (4) aufweisend bereitgestellt und das Objektmerkmal einem diesem entsprechenden Objektmerkmal in den CAD-Konstruktionsdaten zugeordnet wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtoptische Aufnahmeeinrichtung (3) eine Thermografie-Aufnahmeeinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, die nichtoptischen Bilder des Objekts (4) als Thermografiebilder aufzunehmen.

5. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtoptische Aufnahmeeinrichtung (3) wenigstens eine der folgenden Aufnahmeeinrichtungen aufweist:
– Ultraschall-Aufnahmeeinrichtung, die eingerichtet ist, die nichtoptischen Bilder des Objekts (4) als Ultraschallbilder aufzunehmen; und
– Röntgenstrahl-Aufnahmeeinrichtung, die eingerichtet ist, die nichtoptischen Bilder des Objekts (4) als Röntgenbilder aufzunehmen.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der digitalen nichtoptischen und / oder der digitalen optischen Bilddarstellung des Objekts (4) frei von einer Verarbeitung von Positionsdaten ausgeführt wird, die eine Position der Aufnahmevorrichtung (1) in Bezug auf das Objekt (4) beim Aufnehmen der optischen und der nichtoptischen Bilder anzeigen.

7. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Aufnahmeeinrichtung (2) die optischen Bilder jeweils als ein digitales optisches Bild mit einer Bildpunktmatrix und die nichtoptische Aufnahmeeinrichtung (3) die nichtoptischen Bilder jeweils als ein digitale nichtoptisches Bild mit einer Bildpunktmatrix erzeugen.

8. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dem einen oder den mehreren nichtoptischen Bildern jeweils zugeordnete optische Bild frei von einer Darstellung des Objektmerkmals ist, welches in dem einen oder den mehreren nichtoptischen Bildern bestimmt wird.

9. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen und / oder die nichtoptischen Bilder bei der digitalen Bildanalyse jeweils entzerrt werden.

10. Verfahren zum Bestimmen eines dreidimensionalen Objekts in einer Bildanalysevorrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
– Bereitstellen von optischen und nichtoptischen Bildern eines zu bestimmenden dreidimensionalen Objekts (4), wobei
– die optischen und die nichtoptischen Bilder mittels einer Aufnahmevorrichtung (1) aufgenommen sind, die eine optische Aufnahmeeinrichtung (2), die konfiguriert ist, mittels eines optischen bildgebenden Verfahrens die optischen Bilder aufzunehmen, und eine nichtoptische Aufnahmeeinrichtung (3) aufweist, die konfiguriert ist, mittels eines nichtoptischen bildgebenden Verfahrens die nichtoptischen Bilder aufzunehmen;
– das Objekt (4) und die Aufnahmevorrichtung (1) beim Aufnehmen der optischen Bilder relativ zueinander bewegt werden, um die Aufnahmevorrichtung (1) in unterschiedliche Relativpositionen, in welchen die optischen Bilder aufgenommen werden, zu dem Objekt (4) zu bringen;
– die optische und die nichtoptische Aufnahmeeinrichtung (3) beim Aufnahmen der optischen und der nichtoptischen Bilder in einer festen Relativlage zueinander verbleiben und
– die optischen und die nichtoptischen Bilder paarweise zeitgleich aufgenommen sind;
– Bestimmen eines Objektmerkmals in einem oder mehreren nichtoptischen Bildern im Rahmen einer digitalen Bildanalyse und Zuordnen des Objektmerkmals zu einem diesem entsprechenden Objektmerkmal in einer digitalen 3D-Repräsentation des Objekts (4); und
– Bestimmen einer digitalen nichtoptischen Bilddarstellung des Objekts (4) aus den nichtoptischen Bildern, wobei hierbei ein das Objektmerkmal in dem einen oder den mehreren nichtoptischen Bildern verwendendes Stitchingverfahren für die nichtoptischen Bilder ausgeführt wird.

11. Aufnahmevorrichtung (1) zum Bestimmen eines dreidimensionalen Objekts, mit:
– einer optischen Aufnahmeeinrichtung, die konfiguriert ist, mittels eines optischen bildgebenden Verfahrens optische Bilder aufzunehmen und
– einer nichtoptischen Aufnahmeeinrichtung, die konfiguriert ist, mittels eines nichtoptischen bildgebenden Verfahrens nichtoptische Bilder aufzunehmen;
wobei die Aufnahmeeinrichtung eingerichtet ist,
– optische Bilder eines zu bestimmenden dreidimensionalen Objekts (4) mittels der optischen Aufnahmeeinrichtung aufzunehmen, wobei das Objekt (4) und die Aufnahmevorrichtung (1) beim Aufnehmen der optischen Bilder relativ zueinander bewegt werden, um die Aufnahmevorrichtung (1) in unterschiedliche Relativpositionen, in welchen die optischen Bilder aufgenommen werden, zu dem Objekt (4) zu bringen;
– nichtoptische Bilder des Objekts (4) mittels der nichtoptischen Aufnahmeeinrichtung aufzunehmen, wobei die optische und die nichtoptische Aufnahmeeinrichtung (3) beim Aufnahmen der optischen und der nichtoptischen Bilder in einer festen Relativlage zueinander verbleiben und wobei die optischen und die nichtoptischen Bilder paarweise zeitgleich aufgenommen werden;
– ein Objektmerkmal in einem oder mehreren nichtoptischen Bildern im Rahmen einer digitalen Bildanalyse zu bestimmen und das Objektmerkmal einem diesem entsprechenden Objektmerkmal in einer digitalen 3D-Repräsentation des Objekts (4) zuzuordnen; und
– eine digitale nichtoptische Bilddarstellung des Objekts (4) aus den nichtoptischen Bildern zu bestimmen, wobei hierbei ein das Objektmerkmal in dem einen oder den mehreren nichtoptischen Bildern verwendendes Stitchingverfahren für die nichtoptischen Bilder ausgeführt wird.

Description:

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Bestimmen eines dreidimensionalen Objekts und eine Aufnahmevorrichtung.

Hintergrund

Derartige Technologien werden genutzt, um digitale optische oder nichtoptische Bilddarstellungen beliebiger dreidimensionaler Objekte zu bestimmen. Hierbei können insbesondere bildgebende Verfahren zum Einsatz kommen, bei denen ein optisches oder ein nichtoptisches Bild erzeugt wird, derart, dass das jeweilige Bild von einer Bildpunktmatrix in digitaler Form repräsentiert wird. Beim optischen Bild repräsentieren die einzelnen Bildpunkte Gegenstandspunkte (Objektpunkte) unterschiedlicher Helligkeit, die aufgrund einer optischen Abbildung von Lichtstrahlen in der Bildebene entstehen. Bei dem nichtoptischen Bild, welches mit einem bildgebenden Verfahren erzeugt wird, repräsentieren die Bildpunkte Gegenstandspunkte, die in der Bildebene nicht mittels optischer Abbildung entstehen. Hierzu gehören beispielsweise Thermografiebilder, Röntgenbilder oder Bildmatrizen einer Ultraschallmessung.

In dem Dokument DE 10 2011 118 833 B3 wurde vorgeschlagen, zum Überprüfen des baulichen Zustands von Windkraftanlagen in Form von mehreren Rotorblätter aufweisenden Windrädern thermografische Aufnahmen zu erzeugen und auszuwerten. Auch das Dokument DE 10 2013 110 898 A1 betrifft ein Verfahren zum Auswerten thermografisch erhobener Daten zum Zustand von Rotorblättern an den Kraftanlagen in Betrieb.

Alternativ wurde vorgeschlagen, optische Abbildungen von Elementen von Windkraftanlagen, insbesondere der Rotorblätter, mittels einer Kamera aufzunehmen.

Zusammenfassung

Aufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Technologien zum Bestimmen eines dreidimensionalen Objekts anzugeben, die flexibel für unterschiedliche dreidimensionale Objekten zum Einsatz kommen können.

Zur Lösung ist ein Verfahren zum Bestimmen eines dreidimensionalen Objekts nach dem unabhängigen Anspruch 1 geschaffen. Der unabhängige Anspruch 10 betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines dreidimensionalen Objekts in einer Bildanalysevorrichtung. Weiterhin ist eine Aufnahmevorrichtung zum Bestimmen eines dreidimensionalen Objekts nach dem unabhängigen Anspruch 11 geschaffen. Alternative Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.

Nach einem Aspekt ist ein Verfahren zum Bestimmen eines dreidimensionalen Objekts geschaffen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen einer Aufnahmevorrichtung, die eine optische Aufnahmeeinrichtung, die konfiguriert ist, mittels eines optischen bildgebenden Verfahrens optische Bilder aufzunehmen, und eine nichtoptische Aufnahmeeinrichtung aufweist, die konfiguriert ist, mittels eines nichtoptischen bildgebenden Verfahrens nichtoptische Bilder aufzunehmen; Aufnehmen von optischen Bildern eines zu bestimmenden dreidimensionalen Objekts mittels der optischen Aufnahmeeinrichtung, wobei das Objekt und die optischen Aufnahmevorrichtung beim Aufnehmen der optischen Bilder relativ zueinander bewegt werden, um die Aufnahmevorrichtung in unterschiedliche Relativpositionen, in welchen die optischen Bilder aufgenommen werden, zu dem Objekt zu bringen; Aufnehmen von nichtoptischen Bildern des Objekts mittels der nichtoptischen Aufnahmeeinrichtung, wobei die optische und die nichtoptische Aufnahmeeinrichtung beim Aufnahmen der optischen und der nichtoptischen Bilder in einer festen Relativlage zueinander verbleiben und wobei die optischen und die nichtoptischen Bilder paarweise zeitgleich aufgenommen werden; Bestimmen eines Objektmerkmals in einem oder mehreren nichtoptischen Bildern im Rahmen einer digitalen Bildanalyse und Zuordnen des Objektmerkmals zu einem diesem entsprechenden Objektmerkmal in einer digitalen 3D-Repräsentation des Objekts; und Bestimmen einer digitalen nichtoptischen Bilddarstellung des Objekts aus den nichtoptischen Bildern, wobei hierbei ein das Objektmerkmal in dem einen oder den mehreren nichtoptischen Bildern verwendendes Stitchingverfahren für die nichtoptischen Bilder ausgeführt wird.

Nach einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Bestimmen eines dreidimensionalen Objekts in einer Bildanalysevorrichtung geschaffen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen von optischen und nichtoptischen Bildern eines zu bestimmenden dreidimensionalen Objekts, wobei die optischen und die nichtoptischen Bilder mittels einer Aufnahmevorrichtung aufgenommen sind, die eine optische Aufnahmeeinrichtung, die konfiguriert ist, mittels eines optischen bildgebenden Verfahrens die optischen Bilder aufzunehmen, und eine nichtoptische Aufnahmeeinrichtung aufweist, die konfiguriert ist, mittels eines nichtoptischen bildgebenden Verfahrens die nichtoptischen Bilder aufzunehmen; das Objekt und die Aufnahmevorrichtung beim Aufnehmen der optischen Bilder relativ zueinander bewegt werden, um die Aufnahmevorrichtung in unterschiedliche Relativpositionen, in welchen die optischen Bilder aufgenommen werden, zu dem Objekt zu bringen; die optische und die nichtoptische Aufnahmeeinrichtung beim Aufnahmen der optischen und der nichtoptischen Bilder in einer festen Relativlage zueinander verbleiben und die optischen und die nichtoptischen Bilder paarweise zeitgleich aufgenommen sind; Bestimmen eines Objektmerkmals in einem oder mehreren nichtoptischen Bildern im Rahmen einer digitalen Bildanalyse und Zuordnen des Objektmerkmals zu einem diesem entsprechenden Objektmerkmal in einer digitalen 3D-Repräsentation des Objekts; und Bestimmen einer digitalen nichtoptischen Bilddarstellung des Objekts aus den nichtoptischen Bildern, wobei hierbei ein das Objektmerkmal in dem einen oder den mehreren nichtoptischen Bildern verwendendes Stitchingverfahren für die nichtoptischen Bilder ausgeführt wird.

Nach einem weiteren Aspekt ist eine Aufnahmevorrichtung zum Bestimmen eines dreidimensionalen Objekts geschaffen. Die Aufnahmevorrichtung weist eine optische Aufnahmevorrichtung auf, die konfiguriert ist, mittels eines optischen bildgebenden Verfahrens optische Bilder aufzunehmen. Die Aufnahmevorrichtung verfügt weiterhin über eine nichtoptische Aufnahmevorrichtung, die konfiguriert ist, mittels eines nichtoptischen bildgebenden Verfahrens nichtoptische Bilder aufzunehmen. Die Aufnahmeeinrichtung ist eingerichtet mit: einer optischen Aufnahmeeinrichtung, die konfiguriert ist, mittels eines optischen bildgebenden Verfahrens optische Bilder aufzunehmen und einer nichtoptischen Aufnahmeeinrichtung, die konfiguriert ist, mittels eines nichtoptischen bildgebenden Verfahrens nichtoptische Bilder aufzunehmen; wobei die Aufnahmeeinrichtung eingerichtet ist, optische Bilder eines zu bestimmenden dreidimensionalen Objekts mittels der optischen Aufnahmeeinrichtung aufzunehmen, wobei das Objekt und die Aufnahmevorrichtung beim Aufnehmen der optischen Bilder relativ zueinander bewegt werden, um die Aufnahmevorrichtung in unterschiedliche Relativpositionen, in welchen die optischen Bilder aufgenommen werden, zu dem Objekt zu bringen; nichtoptische Bilder des Objekts mittels der nichtoptischen Aufnahmeeinrichtung aufzunehmen, wobei die optische und die nichtoptische Aufnahmeeinrichtung beim Aufnahmen der optischen und der nichtoptischen Bilder in einer festen Relativlage zueinander verbleiben und wobei die optischen und die nichtoptischen Bilder paarweise zeitgleich aufgenommen werden; ein Objektmerkmal in einem oder mehreren nichtoptischen Bildern im Rahmen einer digitalen Bildanalyse zu bestimmen und das Objektmerkmal einem diesem entsprechenden Objektmerkmal in einer digitalen 3D-Repräsentation des Objekts zuzuordnen; und eine digitale nichtoptische Bilddarstellung des Objekts aus den nichtoptischen Bildern zu bestimmen, wobei hierbei ein das Objektmerkmal in dem einen oder den mehreren nichtoptischen Bildern verwendendes Stitchingverfahren für die nichtoptischen Bilder ausgeführt wird.

Es ist vorgesehen, dass Stitchingverfahren, welches als solches in verschiedenen Ausführungsformen bekannt ist, in Verbindung mit den nichtoptischen Bildern, einzusetzen, um die digitale nichtoptische Bilddarstellung des untersuchten Objekts zu bestimmen. Auf diese Weise können die aufgenommenen nichtoptischen Bilder zur digitalen Bilddarstellung des Objekts zusammengesetzt werden, wobei hierbei ein oder mehrere Objektmerkmale des Objekts genutzt werden, die in den nichtoptischen Bildern mittels der digitalen Bildanalyse gefunden werden.

Das Verfahren kann ausgeführt werden, ohne die Notwendigkeit, dass die Objektmerkmale aus den nichtoptischen Bildern in den optischen Bildern ganz oder teilweise sichtbar sind. Vielmehr wird bei dem Stitchingprozess auf eine digitale 3D-Repräsentation des Objekts referiert, in der das eine oder die mehreren Objektmerkmale identifizierbar sind, sodass eine Zuordnung zwischen dem Objektmerkmal aus den nichtoptischen Bildern und dem entsprechenden Objektmerkmal in der digitalen 3D-Repräsentation des Objekts ausgeführt werden kann. Beispielsweise kann es sich um eine Kante, eine Erhöhung oder einen Vorsprung an dem dreidimensionalen Objekt handeln. Die digitale 3D-Repräsentation kann zum Beispiel eine ein digitales Gitternetz des dreidimensionalen Objekts aufspannende Datenmenge sein.

Vor dem Bestimmen des dreidimensionalen Objekts kann die Aufnahmevorrichtung kalibriert werden. Hierbei kann die Relativlage der optischen und der nichtoptischen Aufnahmeeinrichtung zueinander bestimmt werden. Beispielsweise kann ein Winkel zwischen Aufnahmerichtungen bestimmt werden, entlang welcher die optische und die nichtoptische Aufnahmeeinrichtung für die Bildaufnahmen ausgerichtet sind. Beim Kalibrieren können Raumkoordinaten für die Relativlage der Aufnahmeeinrichtungen zueinander bestimmt werden, die später beim Erzeugen der digitalen nichtoptischen Bilddarstellung des Objekts wahlweise verwendet werden können.

Es kann eine digitale optische Bilddarstellung des Objekts aus den optischen Bildern bestimmt werden, wobei hierbei unter Verwendung von Ergebnisinformation aus dem Stitchingverfahren für die nichtoptischen Bilder ein weiteres Stitchingverfahren für die optischen Bilder ausgeführt werden. Das Erzeugen der digitalen optischen Bilddarstellung des Objekts erfolgt unter Verwendung von Informationen die im Stitchingverfahren für die nichtoptischen Bilder bestimmt wurden. Beispielsweise können elektronische Informationen betreffend die Relativlage von im Aufnahmeprozess nacheinander aufgenommenen nichtoptischen Bildern für den Stitchingprozess der zugeordneten optischen Bilder verwendet werden. Mithilfe des weiteren Stitchingverfahrens kann eine digitale optische Bilddarstellung des gesamten Objekts erzeugt werden, wahlweise für verschiedene Blickrichtungen auf das Objekt.

Die digitale 3D-Repräsentation des Objekts kann CAD-Konstruktionsdaten für das Objekt aufweisend bereitgestellt, und das Objektmerkmal kann einem diesem entsprechenden Objektmerkmal in den CAD-Konstruktionsdaten zugeordnet werden. Das Zuordnen zwischen der digitalen 3D-Repräsentation und den Objektmerkmalen kann als Mappen der Objektmerkmale auf die 3D-Repräsentation sein. Der Prozess kann auch als ein Referenzieren der Objektmerkmale auf die digitale 3D-Repräsentation des Objekts bezeichnet werden, insbesondere die CAD-Konstruktionsdaten.

Die nichtoptische Aufnahmeeinrichtung kann eine Thermografie-Aufnahmeeinrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, die nichtoptischen Bilder des Objekts als Thermografiebilder aufzunehmen. Die Thermografie ist ein bildgebendes Verfahren zum Anzeigen der Oberflächentemperatur des untersuchten Objekts. Hierbei kann die Intensität einer Infrarotstrahlung, die von einem Punkt auf dem untersuchten Objekt ausgeht, als Maß für dessen Temperatur gedeutet werden. Die Aufnahmeeinrichtung kann eine Wärmebildkamera aufweisen, welche die Infrarotstrahlung in elektrische Signale wandelt. Hieraus kann die Wärmebildkamera ein nichtoptisches Bild in farbiger Form erzeugen. Die Thermografie bedarf keiner externen Lichtquelle.

Die nichtoptische Aufnahmeeinrichtung kann wenigstens eine der folgenden Aufnahmeeinrichtungen aufweisen: Ultraschall-Aufnahmeeinrichtung, die eingerichtet ist, die nichtoptischen Bilder des Objekts als Ultraschallbilder aufzunehmen; und Röntgenstrahl-Aufnahmeeinrichtung, die eingerichtet ist, die nichtoptischen Bilder des Objekts als Röntgenbilder aufzunehmen. Die nichtoptischen bildgebenden Verfahren dienen dazu, unterschiedliche nichtoptische Bilder des untersuchten Objekts zu erzeugen.

Das Bestimmen der digitalen nichtoptischen und / oder der digitalen optischen Bilddarstellung des Objekts kann frei von einer Verarbeitung von Positionsdaten ausgeführt werden, die eine Position der Aufnahmevorrichtung in Bezug auf das Objekt beim Aufnehmen der optischen und der nichtoptischen Bilder anzeigen. Das Bestimmen der digitalen nichtoptischen Bilddarstellung für das Objekt kann ohne Kenntnis der tatsächlichen Position der Aufnahmevorrichtung und somit ohne Kenntnis der tatsächlichen Position der optischen und / oder der nichtoptischen Aufnahmeeinrichtung beim Aufnehmen der Bilder erfolgen, wenn sich das Objekt und die Aufnahmevorrichtung relativ zueinander bewegen, was für die unterschiedlichen aufgenommenen Bilder zu unterschiedlichen Positionen der Aufnahmevorrichtung in Beziehung zu dem Objekt führt.

Die optische Aufnahmeeinrichtung kann die optischen Bilder jeweils als ein digitales optisches Bild mit einer Bildpunktmatrix erzeugen, und die nichtoptische Aufnahmeeinrichtung kann die nichtoptischen Bilder jeweils als ein digitales nichtoptisches Bild mit einer Bildpunktmatrix erzeugen. Die Bildmatrizen können als optische und nichtoptische Bildmatrix bezeichnet werden. Zum Erzeugen der Bildpunktmatrix kann in der Aufnahmeeinrichtung, insbesondere der nichtoptischen Aufnahmeeinrichtung, eine Sensoranordnung (Sensor Array) vorgesehen sein, was in einer Ausgestaltung das Aufnehmen des nichtoptischen Bildes zu einem einzigen Zeitpunkt ermöglicht.

Das dem einen oder den mehreren nichtoptischen Bildern jeweils zugeordnete optische Bild kann frei von einer Darstellung des Objektmerkmals sein, welches in dem einen oder den mehreren nichtoptischen Bildern bestimmt wird. Es ist bei dieser Ausführungsform nicht notwendig, dass das oder die Objektmerkmale, die in dem einen oder den mehreren nichtoptischen Bildern bestimmt werden, zusätzlich auch in den optischen Bildern sichtbar sind. Vielmehr können die optischen Bilder gerade frei von einer Bilddarstellung der Objektmerkmale sein. Das zuvor ausgeführte Stitchingverfahren für die nichtoptischen Bilder unterstützt, dass trotzdem das weitere Stitchingverfahren für die optischen Bilder ausgeführt werden kann, um die digitale optische Bilddarstellung des Objekts zu erzeugen.

Die optischen und / oder die nichtoptischen Bilder können bei der digitalen Bildanalyse jeweils entzerrt werden.

Die vorangehend beschriebenen alternativen Ausgestaltungen können im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Bestimmen eines dreidimensionalen Objekts in einer Bildanalysevorrichtung und / oder Aufnahmevorrichtung zum Bestimmen des dreidimensionalen Objekts, einzeln oder in beliebiger Kombination entsprechend vorgesehen sein.

Die Verfahren zum Bestimmen des dreidimensionalen Objekts sowie die Aufnahmevorrichtung können genutzt werden, um beliebige dreidimensionale Objekte zu untersuchen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass als Objekt ein Element einer Industrieanlage untersucht wird. Eine Verwendung zum Bestimmen einer Windkraftanlage kann vorgesehen sein, zum Beispiel eines Rotorblatts. Zum Beispiel können digitalen in der dreidimensionalen Repräsentation potentielle Fehler- oder Bruchstellen bestimmt werden.

Beschreibung von Ausführungsformen

Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung erläutert. Hierbei zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit einer Aufnahmevorrichtung und einem dreidimensionalen Objekt und

2 eine schematische Darstellung in Verbindung mit einem Verfahren zum Bestimmen eines dreidimensionalen Objekts.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung mit einer Aufnahmevorrichtung 1, bei der eine optische Aufnahmeeinrichtung 2 und eine nichtoptische Aufnahmeeinrichtung 3 vorgesehen sind. Die optische und nichtoptische Aufnahmeeinrichtung 2, 3 können an einem Rahmengestell (nicht dargestellt) montiert sein, welches es ermöglicht, die Relativlage der optischen und der nichtoptischen Aufnahmeeinrichtung 2, 3 zueinander zu verstellen, insbesondere zu Kalibrierungszwecken. Die optische und die nichtoptische Aufnahmeeinrichtung 2, 3 sind dann zueinander jedoch fixierbar, sodass ihre Relativlage zueinander im Betrieb, wenn optische und nichtoptische Bilder eines Objekts 4 aufgenommen werden, sich nicht ändert.

Bei der optischen Aufnahmeeinrichtung 2 kann es sich um eine digitale Bildkamera handeln, mit der Gegenstandspunkte auf dem Objekt 4 mittels optischer Abbildung in die Bildebene abgebildet werden, um so ein optisches 2D-Bild zu erzeugen, auf dem die Gegenstandspunkte mit unterschiedlicher Bildhelligkeit dargestellt sind. Es wird ein digitales optisches Bild des Objekts 4 erzeugt.

Bei der nichtoptischen Aufnahmeeinrichtung 3 kann es sich zum Beispiel um eine Wärmebildkamera handeln, mit der nichtoptische Bilder in Form von Thermografiebildern des Objekts 4 aufgenommen werden. Alternativ oder ergänzend kann die nichtoptische Aufnahmeeinrichtung 3 eine Bildaufnahmeeinrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, Ultraschallbilder und / oder Röntgenbilder für das Objekt 4 aufzunehmen.

In der Aufnahmevorrichtung 1 kann eine Auswertevorrichtung 5 vorgesehen sein, mit der eine digitale Bildanalyse für die mit der optischen und der nichtoptischen Aufnahmeeinrichtung 2, 3 aufgenommenen Bilder ausgeführt wird. Alternativ oder ergänzend kann die digitale Bildauswertung zumindest in Teilen außerhalb der Aufnahmevorrichtung 1 ausgeführt werden, wozu digitale Bilddaten von der Aufnahmevorrichtung 1 an eine zentrale Servereinrichtung 6 und / oder eine mobile Computereinrichtung 7 übertragen werden können.

2 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Bestimmen eines des dreidimensionalen Objekts 4 mithilfe der Aufnahmevorrichtung 1. Bei dem Verfahren wird eine digitale nichtoptische Bilddarstellung des Objekts 4 erzeugt und wahlweise digital ausgewertet, beispielsweise ein Thermografiebild für das gesamte Objekt 4 oder Teile hiervon.

Im Schritt 20 werden mithilfe der optischen Aufnahmeeinrichtung 2 optische Bilder des dreidimensionalen Objekts 4 aufgenommen. Hierbei bewegen sich das Objekt 4 und die optische Aufnahmeeinrichtung 2 relativ zueinander. Beispielsweise wird die Aufnahmevorrichtung 1 mit der optischen Aufnahmeeinrichtung 2 und der nichtoptischen Aufnahmeeinrichtung 3 auf verschiedenen Seiten des Objekts 4 und jeweils diesem gegenüberliegend angeordnet, wobei die Aufnahmevorrichtung 1 hierbei entlang des Objekts 4 verfahren wird. Im Fall des Untersuchens eines Rotorblatts einer Windkraftanlage wird die Aufnahmevorrichtung 1 relativ zum Rotorblatt verlagert, um dieses von mehreren Seiten oder sogar allseitig aufzunehmen. Die optische Aufnahmevorrichtung 2 und die nichtoptische Aufnahmevorrichtung 3 verbleiben hierbei in einer festen Relativlage zueinander. Eine Bestimmung der räumlichen Position der Aufnahmevorrichtung 1 beim Verfahren relativ zu dem Objekt 4 ist nicht notwendig, kann hilfsweise vorgesehen sein, wobei ein Positionssensor an der Aufnahmeeinrichtung 1 eingesetzt werden kann, zum Beispiel ein GPS-Sensor.

Im Schritt 21 werden zeitgleich mit den optischen Bildern jeweils auch nichtoptische Bilder mithilfe der nichtoptischen Aufnahmeeinrichtung 3 für das Objekt 4 aufgenommen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die optische und die nichtoptische Aufnahmeeinrichtung 2, 3 mit einem gleichen Triggerimpuls zur Bildaufnahme ausgelöst werden. Hierdurch können paarweise ein optisches und ein nichtoptisches Bild für die jeweilige Relativposition der Aufnahmevorrichtung 1 gegenüber dem Objekt 4 aufgenommen werden. Die Zuordnung von optischen und nichtoptischen Bild wird in der Aufnahmevorrichtung 1 registriert, zum Beispiel mittels Zuordnen eines Zeitstempels zu den Bilddaten. Auch können die Bilder mit einer sie identifizierenden und zuordnenden Kennung in elektronischer Form gespeichert werden.

Im Schritt 22 werden in einem oder mehreren der nicht optischen Bilder ein oder mehrere Objektmerkmale gesucht, also Merkmale des Objekts 4, die in den nichtoptischen Bildern erkennbar beziehungsweise sichtbar sind. Das oder die Objektmerkmale werden auf eine digitale 3D-Repräsentation des Objekts 4 gemappt, sodass für die Objektmerkmale einerseits deren Lage in den nichtoptischen Bildern und andererseits Informationen betreffend, die dreidimensionale Lage an dem Objekt 4 vorliegen.

Hierauf aufbauend wird im Schritt 23 eine digitale nichtoptische Bilddarstellung des Objekts 4 aus den nichtoptischen Bildern bestimmt, beispielsweise eine Thermografiedarstellung des Objekts 4. Dieses erfolgt mithilfe eines Stitchingverfahrens für die nichtoptischen Bilder, bei dem diese unter Verwendung der zuvor im Rahmen der digitalen Bildanalyse bestimmten Parameter zu dem Objektmerkmalen und deren Zuordnung in der digitalen 3D-Repräsentation des Objekts 4 zusammengesetzt werden. Stitchingverfahren sind als solche in verschiedenen Ausführungsformen bekannt und bedürfen deshalb hier keine weiteren Erläuterungen.

In einem optionalen Schritt 24 wird ergänzend eine digitale optische Bilddarstellung für das Objekt 4 aus den optischen Bildern bestimmt, wobei hierbei ein weiteres Stitchingverfahren für die optischen Bilder ausgeführt wird. Das weitere Stitchingverfahren verwendet elektronische Ergebnisinformationen aus dem Stitchingverfahren für die nichtoptischen Bilder, um aus den optischen Bildern die digitale optische Bilddarstellung des Objekts 4 zusammenzusetzen. Insbesondere können Informationen betreffend die Relativlage der nichtoptischen Bilder zum Zusammensetzen für die nichtoptische Bilddarstellung des Objekts 4 auf den Stitchingprozess für die optischen Bilder übertragen werden, um so die digitale optische Bilddarstellung für das Objekt 4 zu erzeugen.

Elektronische Daten, die die digitale nichtoptische Bilddarstellung und die digitale optische Bilddarstellung des Objekts 4 repräsentieren, können ausgegeben werden, beispielsweise über eine Anzeigeeinrichtung mit einem Display.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102011118833 B3 [0003]
  • DE 102013110898 A1 [0003]